(57)【要約】【課題】ボールの動きを滑らかに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、外周面に第１ねじ溝を有するねじ軸と、内周面に第１ねじ溝と対応する第２ねじ溝を有するナットと、第１ねじ溝と第２ねじ溝との間を転がる複数のボールと、隣り合うボールの間に設けられた複数の保持ピースと、を有し、複数の保持ピースは、それぞれ、保持ピースの中心を通る第１方向に対向する第１凹部及び第２凹部と、第１方向と直交する第２方向に対向する第３凹部及び第４凹部と、第１方向及び第２方向と直交する第３方向に対向する第５凹部及び第６凹部と、を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に第１ねじ溝を有するねじ軸と、
内周面に前記第１ねじ溝と対応する第２ねじ溝を有するナットと、
前記第１ねじ溝と前記第２ねじ溝との間を転がる複数のボールと、
隣り合う前記ボールの間に設けられた複数の保持ピースと、を有し、
複数の前記保持ピースは、それぞれ、
前記保持ピースの中心を通る第１方向に対向する第１凹部及び第２凹部と、
前記第１方向と直交する第２方向に対向する第３凹部及び第４凹部と、
前記第１方向及び前記第２方向と直交する第３方向に対向する第５凹部及び第６凹部と、を有する
ボールねじ装置。
【請求項２】
前記第１凹部から前記第６凹部のそれぞれは、中心位置が互いに異なる２つの曲面を有し、各凹部の断面形状はゴシックアーク形状を有する
請求項１に記載のボールねじ装置。
【請求項３】
前記第１凹部から前記第６凹部のそれぞれは、円錐形状である
請求項１に記載のボールねじ装置。
【請求項４】
前記第１凹部から前記第６凹部のそれぞれは、
円錐形状である第１面と、前記第１面と連結された第２面とを有し、
前記円錐形状の回転軸に沿った断面形状で、前記第２面と、前記円錐形状の回転軸とが成す角度は、前記第１面と前記回転軸とが成す角度よりも小さい
請求項１に記載のボールねじ装置。
【請求項５】
前記ボールは、前記第１面と接し、前記第２面と間隔を有して対向する
請求項４に記載のボールねじ装置。
【請求項６】
前記第１凹部から前記第６凹部のそれぞれの底部には、互いに対向する凹部に向かって凹む小凹部が設けられている
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。
【請求項７】
前記第１凹部から前記第６凹部のそれぞれには、互いに対向する凹部どうしをつなぐ貫通孔が設けられている
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のボールねじ装置。
【請求項８】
前記ナットには、隣り合う前記第２ねじ溝を連通するこま部材が設けられている
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のボールねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転運動を直進運動に変換する装置としてボールねじ装置が知られている。ボールねじ装置は、ねじ軸と、ナットと、複数のボールを備えている。例えば特許文献１及び特許文献２のボールねじ装置は、各ボール間にスペーサ（間座、保持ピースとも呼ばれる）が設けられる。これにより、ボールねじ装置は、ボール同士の競り合いを抑制することができる。また、スペーサは、ボールと対向する位置に凹面が設けられている。これにより、ボールの循環経路に設けられるボールの個数を多くすることができ、ボールねじ装置は負荷容量の低減を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２１０１８号公報
【特許文献２】特開２０００−１２０８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１及び特許文献２のボールねじ装置は、スペーサが変形した場合や、ボール間の隙間が大きくなった場合にスペーサが倒れる可能性がある。この場合、ボールとスペーサとの摩擦が増大する可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、ボールの動きを滑らかに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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係るボールねじ装置は、外周面に第１ねじ溝を有するねじ軸と、内周面に前記第１ねじ溝と対応する第２ねじ溝を有するナットと、前記第１ねじ溝と前記第２ねじ溝との間を転がる複数のボールと、隣り合う前記ボールの間に設けられた複数の保持ピースと、を有し、複数の前記保持ピースは、それぞれ、前記保持ピースの中心を通る第１方向に対向する第１凹部及び第２凹部と、前記第１方向と直交する第２方向に対向する第３凹部及び第４凹部と、前記第１方向及び前記第２方向と直交する第３方向に対向する第５凹部及び第６凹部と、を有する。
【０００７】
これによれば、例えば、第１凹部及び第２凹部にそれぞれボールが設けられて、ボール間の隙間が大きくなった場合であっても、保持ピースが回転することで、第３凹部及び第４凹部又は第５凹部及び第６凹部にボールが接する。これにより、ボールねじ装置は、ボールと保持ピースとの摩擦の増大を抑制でき、ボールの動きを滑らかにすることができる。また、保持ピースを用いることでボール間の隙間管理の許容度が大きくなるため、ボールねじ装置の組み立てが容易である。
【０００８】
ボールねじ装置の望ましい態様として、前記第１凹部から前記第６凹部のそれぞれは、中心位置が互いに異なる２つの曲面を有し、各凹部の断面形状はゴシックアーク形状を有する。これによれば、凹部の深さが深くなり、ボールと対向する部分の面積が大きくなる。このため、保持ピースがボールから離れて溝に落ちることを抑制できる。また、ボールは、保持ピースの凹部（曲面）に線接触する。このため、ボールねじ装置は、ボールと保持ピースとの摩擦を低減することができる。
【０００９】
ボールねじ装置の望ましい態様として、前記第１凹部から前記第６凹部のそれぞれは、円錐形状である。これによれば、ボールは、保持ピースの凹部（曲面）に線接触する。このため、ボールねじ装置は、ボールと保持ピースとの摩擦を低減することができる。
【００１０】
ボールねじ装置の望ましい態様として、前記第１凹部から前記第６凹部のそれぞれは、円錐形状である第１面と、前記第１面と連結された第２面とを有し、前記円錐形状の回転軸に沿った断面形状で、前記第２面と、前記円錐形状の回転軸とが成す角度は、前記第１面と前記回転軸とが成す角度よりも小さい。これによれば、凹部とボールとの接触角度を小さくすることができる。このため、保持ピースを挟んで配置されたボール間の距離が小さくなり、保持ピースを設けた構成であっても負荷容量の低減を抑制できる。また、凹部の深さが深くなり、ボールと対向する部分の面積が大きくなる。このため、保持ピースがボールから離れて溝に落ちることを抑制できる。
【００１１】
ボールねじ装置の望ましい態様として、前記ボールは、前記第１面と接し、前記第２面と間隔を有して対向する。これによれば、凹部とボールとの接触角度を小さくすることができる。
【００１２】
ボールねじ装置の望ましい態様として、前記第１凹部から前記第６凹部のそれぞれの底部には、互いに対向する凹部に向かって凹む小凹部が設けられている。小凹部には潤滑剤が貯められる。このため、ボールねじ装置は、ボールと保持ピースとの摩擦を低減することができる。
【００１３】
ボールねじ装置の望ましい態様として、前記第１凹部から前記第６凹部のそれぞれには、互いに対向する凹部どうしをつなぐ貫通孔が設けられている。貫通孔の内部には潤滑剤が貯められる。このため、ボールねじ装置は、ボールと保持ピースとの摩擦を低減することができる。
【００１４】
ボールねじ装置の望ましい態様として、前記ナットには、隣り合う前記第２ねじ溝を連通するこま部材が設けられている。ボールねじ装置は、保持ピースを用いることでボール間の隙間管理の許容度が大きくなる。このため、ボール間の隙間管理が困難であるこま循環方式のボールねじ装置にも保持ピースを適用可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ボールの動きを滑らかにすることができるボールねじ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、第１実施形態に係るボールねじ装置を有するステアリング装置の概略を示す模式図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係るボールねじ装置の周辺の断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係るボールねじ装置の正面図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る保持ピースの斜視図である。
【図５】図５は、保持ピースとボールとの関係を説明するための説明図である。
【図６】図６は、図３におけるＡ−Ａ断面図である。
【図７】図７は、第１実施形態の変形例に係る保持ピースの斜視図である。
【図８】図８は、第２実施形態に係る保持ピースとボールとの関係を説明するための説明図である。
【図９】図９は、第３実施形態に係る保持ピースとボールとの関係を説明するための説明図である。
【図１０】図１０は、第３実施形態に係る保持ピースとボールとの接触部分を拡大して示す説明図である。
【図１１】図１１は、第４実施形態に係る保持ピースとボールとの関係を説明するための説明図である。
【図１２】図１２は、第４実施形態に係る保持ピースの正面図である。
【図１３】図１３は、第４実施形態の変形例に係る保持ピースとボールとの関係を説明するための説明図である。
【図１４】図１４は、第５実施形態に係るボールねじ装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
（第１実施形態）
第１実施形態に係るボールねじ装置を有するステアリング装置の概略を示す模式図である。図２は、第１実施形態に係るボールねじ装置の周辺の断面図である。図１に示すように、電動パワーステアリング装置８０は、操作者から与えられる力が伝達する順に、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８８と、ボールねじ装置１と、電動モータ９３と、を備える。
【００１９】
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に連結されている。ステアリングシャフト８２の一端がステアリングホイール８１に連結され、ステアリングシャフト８２の他端が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の一端がユニバーサルジョイント８４に連結され、他端がユニバーサルジョイント８６に連結される。ピニオンシャフト８７の一端がユニバーサルジョイント８６に連結され、他端がピニオン８８に連結される。
【００２０】
図１及び図２に示すように、ボールねじ装置１は、ラック２（ねじ軸）と、ナット３と、ボール４とを備える。ピニオン８８は、ラック２に噛み合う。ピニオン８８及びラック２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２は、タイロッド８９に連結される。ラック２が移動することで車輪の角度が変化する。
【００２１】
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）及びコンミテータ（整流子）を備えるモータであってもよい。図２に示すように、電動モータ９３は、ハウジング９３０に固定されている。電動モータ９３のシャフトには、例えば小プーリ１１が取り付けられている。小プーリ１１は、ベルト１２を介して大プーリ１３に連結される。大プーリ１３はナット３に取り付けられている。このため、電動モータ９３が駆動すると、ナット３が回転軸Ｚを中心に回転する。
【００２２】
図２に示すように、ラック２がナット３を貫通している。ナット３は軸受１０を介してハウジング９３０に固定されている。軸受１０は、外輪１５と、内輪１７と、外輪１５及び内輪１７の間に位置する転動体１６と、を備える。外輪１５がハウジング９３０に固定されている。内輪１７は、例えばナット３と一体に形成されている。ナット３は、ラック２の軸方向（以下、単に軸方向という）に位置決めされている。すなわち、ナット３は回転できるが、軸方向に移動しない。
【００２３】
図２に示すように、ラック２の外周面にある第１ねじ溝２１とナット３の内周面にある第２ねじ溝３１との間に、複数のボール４及び複数の保持ピース５（図３参照）が配置されている。ボール４及び保持ピース５は、第１ねじ溝２１と第２ねじ溝３１との間を無限循環する。ナット３が回転すると、ラック２が軸方向に移動する。ボールねじ装置１は、回転運動を直進運動に変換する。電動モータ９３で生じたトルクにより、ラック２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には、ラックアシスト式が採用されている。
【００２４】
図１に示すように、電動パワーステアリング装置８０は、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）９０と、トルクセンサ９４と、車速センサ９５と、を備える。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。トルクセンサ９４は、例えばピニオン８８に取り付けられている。トルクセンサ９４は、ピニオン８８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。
【００２５】
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。ＥＣＵ９０が電動モータ９３を制御することで、ステアリングホイール８１の操作に要する力が小さくなる。
【００２６】
図３は、第１実施形態に係るボールねじ装置の正面図である。図４は、第１実施形態に係る保持ピースの斜視図である。図５は、保持ピースとボールとの関係を説明するための説明図である。図６は、図３におけるＡ−Ａ断面図である。図５は、保持ピース５が２つのボール４に挟まれた状態を示している。また、図６は、保持ピース５がボール４から離れて第１ねじ溝２１に接している状態を示している。
【００２７】
図３に示すように、ラック２の外周面にある第１ねじ溝２１と、ナット３の内周面にある第２ねじ溝３１とでらせん状の循環経路が形成される。複数のボール４は、第１ねじ溝２１と第２ねじ溝３１との間を転がる。これにより、ラック２及びナット３は、滑らかに相対運動可能となっている。保持ピース５は、隣り合うボール４の間に設けられる。なお、図３ではボール４と保持ピース５との個数の割合は、１：１であるが、これに限定されない。ボール４と保持ピース５との個数の割合は、２：１でもよいし、３：１でもよい。
【００２８】
図４に示すように、保持ピース５は、球体であり、表面に複数の凹部が形成されている。保持ピース５は、樹脂材料を用いて射出成形等により形成できる。図４及び図５に示すように、保持ピース５は、第１凹部５１と、第２凹部５２と、第５凹部５５と、第６凹部５６とを有する。第１凹部５１と第２凹部５２とは、第１方向Ｄｘに対向する。第５凹部５５と第６凹部５６とは、第３方向Ｄｚに対向する。また、図４及び図６に示すように、保持ピース５は、さらに、第３凹部５３と、第４凹部５４とを有する。第３凹部５３と第４凹部５４とは、第２方向Ｄｙに対向する。
【００２９】
言い換えると、一対の第１凹部５１及び第２凹部５２は、ボール４の進行方向に対向する。一対の第５凹部５５及び第６凹部５６は、ねじ軸（ラック２）の径方向に対向する。一対の第３凹部５３及び第４凹部５４は、ねじ軸（ラック２）の軸方向と平行な方向に対向する。
【００３０】
ここで、図５に示すように、隣り合うボール４の中心４ｃを結ぶ仮想線を仮想線Ｌ１とする。第１方向Ｄｘは、仮想線Ｌ１に沿った方向である。第２方向Ｄｙは、第１方向Ｄｘと直交する方向であり、ねじ軸（ラック２）の軸方向と平行な方向である。第３方向Ｄｚは、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙと直交する方向であり、ねじ軸（ラック２）の径方向に平行な方向である。
【００３１】
第１凹部５１と、第２凹部５２と、第５凹部５５と、第６凹部５６とは、保持ピース５の中心５ｃを通り第２方向Ｄｙに平行な線を対称軸として、回転対称となる形状を有する。第１凹部５１と、第２凹部５２と、第３凹部５３と、第４凹部５４とは、保持ピース５の中心５ｃを通り第３方向Ｄｚに平行な線を対称軸として、回転対称となる形状を有する。第１凹部５１についての説明は、他の凹部にも適用できる。また、以下の説明では、第１凹部５１と、第２凹部５２と、第３凹部５３と、第４凹部５４と、第５凹部５５と、第６凹部５６とを区別して説明する必要がない場合には、単に凹部と表す場合がある。
【００３２】
図５に示すように、第１凹部５１及び第２凹部５２にそれぞれボール４が接触する。ここで、保持ピース５の直径５ｒは、ボール４の直径よりも小さいことが望ましい。これにより、保持ピース５の表面５ｓと、第１ねじ溝２１及び第２ねじ溝３１との接触を抑制できる。なお、保持ピース５の直径５ｒとは、保持ピース５のうち、凹部が形成されていない部分の表面５ｓで構成される球体の直径である。言い換えると、表面５ｓは、中心５ｃを中心として直径５ｒを有する球体の表面の一部を構成する。
【００３３】
図５に示すように、第１凹部５１の断面形状は、ゴシックアーク形状（２つの円弧の組み合わせで形成される形状）を有する。具体的には、第１凹部５１は、第１曲面５１１と第２曲面５１２とを有する。第１曲面５１１と第２曲面５１２とは、第１凹部５１の底部５１ｂで接する。第１曲面５１１の中心位置５１１ｃと、第２曲面５１２の中心位置５１２ｃとは、互いに異なる。第１曲面５１１と中心位置５１１ｃとの間に中心４ｃが配置され、第２曲面５１２と中心位置５１２ｃとの間に中心４ｃが配置される。
【００３４】
第１凹部５１がゴシックアーク形状により形成されているため、第１凹部５１の深さＤＡが深くなり、ボール４と対向する部分の面積が大きくなる。なお、第１凹部５１の深さＤＡとは、第１凹部５１の端部５１ｅと、底部５１ｂとの間の第１方向Ｄｘでの距離である。このため、保持ピース５はボール４に良好に保持されて、保持ピース５がボール４から離れて第１ねじ溝２１に落ちることを抑制できる。第２凹部５２も、第１曲面５２１と第２曲面５２２とを有するゴシックアーク形状である。第３凹部５３から第６凹部５６も同様である。
【００３５】
また、ボール４は、保持ピース５の第１凹部５１に円状に線接触する。図５に示すように、ボール４は２つの接触点５１ｄで保持ピース５に接している。ボール４と保持ピース５とは、２つの接触点５１ｄを結ぶ線と、仮想線Ｌ１との交点を中心として接触点５１ｄを通る円で接する。このため、ボールねじ装置１は、ボール４と保持ピース５との摩擦を低減することができる。ボール４と保持ピース５とは、線接触する場合に限定されず、例えば４点等の複数箇所で点接触してもよい。
【００３６】
接触点５１ｄは、端部５１ｅと底部５１ｂとの間に位置する。このため、端部５１ｅでボール４が接した場合に比べて、保持ピース５を挟んで配置された２つのボール４のボール間距離ＤＢが小さくなる。これにより、保持ピース５を設けた場合であっても、循環経路内に配置されたボール４の個数の低減を抑制できる。したがって、ボールねじ装置１は、負荷容量の低減や、剛性の低減を抑制できる。
【００３７】
保持ピース５の表面５ｓは球体である。このため、ボール４の循環中に、ボール４間の距離ＤＢが大きくなり保持ピース５がボール４から離れて第１ねじ溝２１に落ちた場合であっても、保持ピース５は回転できる。例えば、図５に示す状態から、保持ピース５がボール４から離れて、第２方向Ｄｙに平行な方向を中心に回転すると、第５凹部５５及び第６凹部５６が第１方向Ｄｘに対向して、第５凹部５５及び第６凹部５６にボール４がそれぞれ接する。
【００３８】
又は、保持ピース５が第３方向Ｄｚに平行な方向を中心に回転した場合でも、図６に示す第３凹部５３及び第４凹部５４が第１方向Ｄｘに対向して、第３凹部５３及び第４凹部５４にボール４がそれぞれ接する。これにより、ボールねじ装置１は、ボール４と保持ピース５との摩擦の増大を抑制でき、ボール４の動きを滑らかにすることができる。また、ボールねじ装置１は、保持ピース５が設けられているため、ボール４どうしの競り合いを抑制できる。このため、ボールねじ装置１は、ボール４どうしの競り合いによる作動性の悪化や騒音の発生、トルクの変動を抑制できる。
【００３９】
図６に示すように、ラック２の第１ねじ溝２１及びナット３の第２ねじ溝３１は、例えばゴシックアーク形状である。ボール４は、第１ねじ溝２１上の点２１ａ及び点２１ｂ、並びに第２ねじ溝３１上の点３１ａ及び点３１ｂに接する。図６に示すように、溝底線Ｃ１、ボール外形線Ｃ２、及びボール中心線Ｃ３が一直線上に並んでいる。溝底線Ｃ１は、第２ねじ溝３１の底が描く線である。ボール外形線Ｃ２は、点３１ａ及び点３１ｂの中間に位置するボール４の表面上の点が描く線（軌跡）である。ボール中心線Ｃ３は、ボール４の中心（４ｃ）が描く線（軌跡）である。
【００４０】
保持ピース５がボール４に保持された状態では、保持ピース５の中心５ｃは、ボール中心線Ｃ３に重なる。図６に示すように、保持ピース５がボール４から離れて第１ねじ溝２１に落ちた場合、保持ピース５の表面５ｓは第１ねじ溝２１に接触する。このとき、第１凹部５１の端部５１ｅの上端は、ボール中心線Ｃ３よりも上側（ナット３側）に位置する。このため、再びボール４間の距離ＤＢが小さくなると、端部５１ｅがボール４と接触してナット３側に押し上げられる。これにより、保持ピース５とボール４との相対的な位置関係が図５に示す状態に復帰できる。
【００４１】
保持ピース５を用いることで、ボールねじ装置１は、ボール４間の隙間管理の許容度が大きくなる。ボールねじ装置１は、ボール４及び保持ピース５の充填率を７０％以上９７％以下にすることができる。ここで、充填率とは、循環経路の経路長に対して、ボール４及び保持ピース５の循環経路に沿った合計長さの割合をいう。これにより、ボールねじ装置１の組み立てが容易である。なお、これに限定されず、図３に示すように、循環経路に沿って隙間なくボール４及び保持ピース５を設けてもよい。
【００４２】
また、ボール間距離ＤＢは、ボール４の直径に対して１０３％以上２００％以下とすることが好ましい。これによれば、保持ピース５が弾性変形した場合でもボール４どうしの接触を抑制でき、かつ、負荷容量の低下を抑制できる。
【００４３】
なお、本実施形態では、各凹部はゴシックアーク形状であるが、これに限定されない。各凹部はそれぞれ、一つの曲面で構成されていてもよい。
【００４４】
以上説明したように、ボールねじ装置１は、ねじ軸（ラック２）と、ナット３と、複数のボール４と、複数の保持ピース５と、を備える。ねじ軸は、外周面に第１ねじ溝２１を有する。ナット３は、内周面に第１ねじ溝２１と対応する第２ねじ溝３１を有する。複数のボール４は、第１ねじ溝２１と第２ねじ溝３１との間を転がる。複数の保持ピース５は、隣り合うボール４の間に設けられる。複数の保持ピース５は、それぞれ保持ピース５の中心５ｃを通る第１方向Ｄｘに対向する第１凹部５１及び第２凹部５２と、第１方向Ｄｘと直交する第２方向Ｄｙに対向する第３凹部５３及び第４凹部５４と、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙと直交する第３方向Ｄｚに対向する第５凹部５５及び第６凹部５６と、を有する。
【００４５】
これによれば、例えば、第１凹部５１及び第２凹部５２にそれぞれボール４が設けられて、ボール４間の隙間（距離ＤＢ）が大きくなった場合であっても、保持ピース５は回転する。これにより、第１凹部５１及び第２凹部５２とは異なる第３凹部５３及び第４凹部５４又は第５凹部５５及び第６凹部５６にボール４が接する。これにより、ボールねじ装置１は、ボール４と保持ピース５との摩擦の増大を抑制でき、ボール４の動きを滑らかにすることができる。また、保持ピース５を用いることでボール４間の隙間管理の許容度が大きくなるため、ボールねじ装置１の組み立てが容易である。
【００４６】
（変形例）
図７は、第１実施形態の変形例に係る保持ピースの斜視図である。本変形例の保持ピース５Ａは、第１凹部５１と、第２凹部５２と、第５凹部５５と、第６凹部５６とを有する。保持ピース５Ａは、第３凹部５３及び第４凹部５４は、設けられていない。
【００４７】
言い換えると、一対の第１凹部５１及び第２凹部５２は、ボール４の進行方向に対向する。一対の第５凹部５５及び第６凹部５６は、ねじ軸（ラック２）の径方向に対向する。ねじ軸（ラック２）の軸方向と平行な方向において、球状の表面５ｓが対向する。
【００４８】
ボール４間の隙間（距離ＤＢ）が大きくなった場合、保持ピース５は、主としてボール４の進行方向に回転する。このため、本変形例の保持ピース５Ａにおいても、第１凹部５１及び第２凹部５２とは異なる第５凹部５５及び第６凹部５６にボール４が接する。これにより、ボールねじ装置１は、ボール４と保持ピース５Ａとの摩擦の増大を抑制できる。
【００４９】
（第２実施形態）
図８は、第２実施形態に係る保持ピースとボールとの関係を説明するための説明図である。なお、以下の説明において、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。
【００５０】
本実施形態の保持ピース５Ｂにおいて、第１凹部５１Ｂから第６凹部５６Ｂのそれぞれは、円錐形状である。図８に示す断面形状において、第１凹部５１Ｂは、第１直線部５１１Ｂと、第２直線部５１２Ｂとを有する。第１直線部５１１Ｂと第２直線部５１２Ｂとは、底部５１Ｂｂで接する。
【００５１】
本実施形態においても、ボール４は、保持ピース５の第１凹部５１に円状に線接触する。図８に示すように、ボール４は２つの接触点５１Ｂｄで保持ピース５に接している。ボール４と保持ピース５とは、２つの接触点５１Ｂｄを結ぶ線と、仮想線Ｌ１との交点を中心として接触点５１Ｂｄを通る円で接する。このため、ボールねじ装置１は、ボール４と保持ピース５との摩擦を低減することができる。
【００５２】
接触点５１Ｂｄは、端部５１Ｂｅと底部５１Ｂｂとの間に位置する。このため、端部５１Ｂｅでボール４が接した場合に比べて、ボール４間の距離ＤＢが小さくなる。これにより、保持ピース５Ｂを設けた場合であっても、循環経路内に配置されたボール４の個数の低減を抑制できる。したがって、ボールねじ装置１は、負荷容量の低減や、剛性の低減を抑制できる。
【００５３】
なお、図８では、第１凹部５１Ｂ、第２凹部５２Ｂ、第５凹部５５Ｂ及び第６凹部５６Ｂを示し、第３凹部５３Ｂ及び第４凹部５４Ｂは図示されない。第３凹部５３Ｂ及び第４凹部５４Ｂも第１凹部５１Ｂと同様の構成で設けられる。ただし、第３凹部５３Ｂ及び第４凹部５４Ｂは、図７に示す変形例と同様に設けられていなくてもよい。
【００５４】
（第３実施形態）
図９は、第３実施形態に係る保持ピースとボールとの関係を説明するための説明図である。図１０は、第３実施形態に係る保持ピースとボールとの接触部分を拡大して示す説明図である。
【００５５】
本実施形態の保持ピース５Ｃにおいて、第１凹部５１Ｃは、円錐形状である第１面５１１Ｃと、第１面５１１Ｃと連結された第２面５１２Ｃとを有する。第１面５１１Ｃで構成される円錐形状の回転軸は、仮想線Ｌ１と一致する。図９に示す断面形状において、第２面５１２Ｃと、円錐形状の回転軸（仮想線Ｌ１）とが成す角度は、第１面５１１Ｃと回転軸（仮想線Ｌ１）とが成す角度よりも小さい。
【００５６】
第１凹部５１Ｃの第２面５１２Ｃと、第５凹部５５Ｃの第２面５５２Ｃとで板状のガイド部材５８が形成される。ガイド部材５８は、第１凹部５１Ｃの第２面５１２Ｃと、第６凹部５６Ｃの第２面５６２Ｃとで形成される部分も含む。ガイド部材５８は、断面視において、保持ピース５Ｃの径方向に延出する。また、ガイド部材５８は、回転軸（仮想線Ｌ１）方向から見たときに、第１面５１１Ｃの外周を囲む円環状である。
【００５７】
図１０に示すように、ボール４は、第１面５１１Ｃと接触点５１Ｃｄで接し、ガイド部材５８の第２面５１２Ｃと間隔を有して対向する。このような構成により、第１凹部５１Ｃとボール４との接触角度θを小さくすることができる。ここで、接触角度θは、図９に示すように、ボール４の中心４ｃと接触点５１Ｃｄとを結ぶ直線と、仮想線Ｌ１とが成す角度である。
【００５８】
接触角度θが小さいため、保持ピース５Ｃを挟んで配置されたボール４のボール間距離ＤＢが小さくなる。このため、ボールねじ装置１は、保持ピース５Ｃを設けた構成であっても負荷容量の低減を抑制できる。また、ガイド部材５８が設けられているため、第１凹部５１Ｃの深さが深くなり、ボール４と対向する部分の面積が大きくなる。このため、保持ピース５Ｃがボール４から離れて第１ねじ溝２１に落ちることを抑制できる。
【００５９】
なお、図９では、第１凹部５１Ｃ、第２凹部５２Ｃ、第５凹部５５Ｃ及び第６凹部５６Ｃを示し、第３凹部５３Ｃ及び第４凹部５４Ｃは図示されない。ただし、第３凹部５３Ｃ及び第４凹部５４Ｃは、第１凹部５１Ｃと同様の構成を有して設けられていてもよい。この場合、保持ピース５Ｃの表面５ｓは、ガイド部材５８の径方向外側の面で構成される。又は、第３凹部５３Ｃ及び第４凹部５４Ｃは、図７と同様に設けられていなくてもよい。
【００６０】
（第４実施形態）
図１１は、第４実施形態に係る保持ピースとボールとの関係を説明するための説明図である。図１２は、第４実施形態に係る保持ピースの正面図である。
【００６１】
図１１に示すように、本実施形態の保持ピース５Ｄにおいて、第１凹部５１Ｄの底部５１Ｄｂには、対向する第２凹部５２Ｄに向かって凹む小凹部５１５が設けられている。第２凹部５２Ｄ、第５凹部５５Ｄ、第６凹部５６Ｄにもそれぞれ小凹部５２５、５５５、５６５が設けられている。
【００６２】
図１２に示すように、第１曲面５１１及び第２曲面５１２には、複数の溝部５１６が設けられている。複数の溝部５１６は、小凹部５１５から径方向の外側に延出する。小凹部５１５は、ボール４と第１凹部５１Ｄとが接触する接触線５１Ｄｄよりも内側に設けられている。複数の溝部５１６は、接触線５１Ｄｄを跨がって設けられている。
【００６３】
小凹部５１５には、グリースや含油樹脂等の潤滑剤が貯められる。ボール４と第１凹部５１Ｄとが接している場合にも、潤滑剤は、溝部５１６を通って小凹部５１５に供給される。このため、ボールねじ装置１は、ボール４と保持ピース５Ｄとの摩擦を低減することができる。
【００６４】
なお、図１１では、第３凹部５３Ｄ及び第４凹部５４Ｄは図示されない。ただし、第３凹部５３Ｄ及び第４凹部５４Ｄは、第１凹部５１Ｄと同様の構成を有して設けられていてもよい。又は、第３凹部５３Ｄ及び第４凹部５４Ｄは、図７と同様に設けられていなくてもよい。なお、図１１では、各凹部は、第１実施形態と同様のゴシックアーク形状であるが、これに限定されない。また、本実施形態の小凹部５１５及び溝部５１６は、第２実施形態及び第３実施形態の保持ピース５Ｂ、５Ｃにも適用できる。また、本実施形態の保持ピース５Ｄは、溝部５１６が設けられていない構成であってもよい。
【００６５】
（変形例）
図１３は、第４実施形態の変形例に係る保持ピースとボールとの関係を説明するための説明図である。本変形例の保持ピース５Ｅにおいて、第１凹部５１から第６凹部５６のそれぞれには、互いに対向する凹部どうしをつなぐ貫通孔Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３が設けられている。貫通孔Ｈ１は、第１方向Ｄｘに対向する第１凹部５１と第２凹部５２とを接続する。貫通孔Ｈ１は、第１方向Ｄｘに沿って設けられ、第１凹部５１の底部５１ｂに開口するとともに第２凹部５２の底部５２ｂに開口する。同様に、貫通孔Ｈ２は、第２方向Ｄｙに対向する第３凹部５３（図６参照）と第４凹部５４（図６参照）とを接続する。貫通孔Ｈ３は、第３方向Ｄｚに対向する第５凹部５５と第６凹部５６とを接続する。複数の貫通孔Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３は、保持ピース５Ｅの中央部でつながっている。
【００６６】
貫通孔Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３には、グリースや含油樹脂等の潤滑剤が貯められる。潤滑剤は、貫通孔Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３を通って各凹部に供給される。本変形例では、複数の貫通孔Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３が設けられているため、複数の貫通孔Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３のうち、貫通孔Ｈ２、Ｈ３の開口部には、ボール４が設けられていない。潤滑剤は、例えば、図１３に示す矢印Ｇに沿って、貫通孔Ｈ３から供給され、貫通孔Ｈ３及び貫通孔Ｈ１を通って第１凹部５１及び第２凹部５２に供給される。このため、ボールねじ装置１は、ボール４と保持ピース５Ｅとの摩擦を低減することができる。
【００６７】
（第５実施形態）
図１４は、第５実施形態に係るボールねじ装置の側面図である。本実施形態のボールねじ装置１Ａは、こま循環方式のボールねじ装置である。本実施形態のボールねじ装置１Ａにおいて、ナット３には、こま部材３２が設けられている。こま部材３２は、隣り合う第２ねじ溝３１を連通する循環路を構成する。これにより、ボール４及び保持ピース５Ａは、こま部材３２を介して第２ねじ溝３１の１周分を循環する。
【００６８】
上述したように、保持ピース５を用いることでボール４間の隙間管理の許容度が大きくなる。このため、ボール４間の隙間管理が困難であるこま循環方式のボールねじ装置１Ａにも保持ピース５を適用可能である。
【００６９】
なお、保持ピース５は、こま循環方式のボールねじ装置１Ａに限定されず、エンドキャップ式、チューブ式等、他のボール循環方式のボールねじ装置に適用可能である。
【００７０】
なお、ボールねじ装置１、１Ａは、必ずしも電動パワーステアリング装置８０に用いられなくてもよい。ボールねじ装置１、１Ａは、例えば、射出成形機や工作機械等、回転運動を直進運動に変換する必要のある装置に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１、１Ａ  ボールねじ装置
２  ラック（ねじ軸）
２１  第１ねじ溝
３  ナット
３１  第２ねじ溝
３２  こま部材
４  ボール
４ｃ  中心
５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ  保持ピース
５ｃ  中心
５ｒ  直径
５ｓ  表面
５１、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ  第１凹部
５１ｂ  底部
５１ｄ  接触点
５１ｅ  端部
５１１  第１曲面
５１２  第２曲面
５２、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄ  第２凹部
５３、５３Ｂ、５３Ｃ、５３Ｄ  第３凹部
５４、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ  第４凹部
５５、５５Ｂ、５５Ｃ、５５Ｄ  第５凹部
５６、５６Ｂ、５６Ｃ、５６Ｄ  第６凹部
８０  電動パワーステアリング装置
ＤＡ  深さ
ＤＢ  ボール間距離
Ｌ１  仮想線
【図１】
2020003021.tif 000003
【図２】
2020003021.tif 000004
【図３】
2020003021.tif 000005
【図４】
2020003021.tif 000006
【図５】
2020003021.tif 000007
【図６】
2020003021.tif 000008
【図７】
2020003021.tif 000009
【図８】
2020003021.tif 000010
【図９】
2020003021.tif 000011
【図１０】
2020003021.tif 000012
【図１１】
2020003021.tif 000013
【図１２】
2020003021.tif 000014
【図１３】
2020003021.tif 000015
【図１４】
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