(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に軸側螺子溝が螺刻された螺子軸と、
内周にナット側螺子溝が螺刻されたボール螺子ナットと、
前記軸側螺子溝と前記ナット側螺子溝とを対向させてなる螺旋状の転動路内に配設された複数のボールと、
前記ボール螺子ナットに形成された取付孔に装着されて前記転動路の一端と他端とを短絡する還流路を形成する循環部材と、を備え、
前記ナット側螺子溝における前記取付孔に臨む接続部には、前記転動路と前記還流路との繋ぎ目部分の段差を解消する段差加工が施されるものであって、
前記ボール螺子ナットは、
前記ナット側螺子溝と前記軸側螺子溝とに挟まれて前記ボールが前記転動路を転動するように、前記螺子軸の軸心から前記ナット側螺子溝の底部までの距離が一定に形成されるベース部と、
前記距離が前記ベース部での距離よりも大きく形成される拡径部と、を有し、
さらに前記ボール螺子ナットは、その軸方向における一端側のみが固定されるものであって、
前記拡径部は、前記ボール螺子ナットの固定端部側に設けられる前記接続部を含み、前記ボール螺子ナットの自由端部側に設けられる前記接続部を含まないように形成されたことを特徴とするボール螺子装置。
【請求項２】
請求項１に記載のボール螺子装置において、
前記拡径部は、前記ボールが前記軸側螺子溝及び前記ナット側螺子溝のいずれか一方と非接触になる非接触領域を含み、
前記非接触領域は、前記繋ぎ目部分から連続して設けられることを特徴とするボール螺子装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のボール螺子装置において、
前記拡径部は、前記ベース部に隣接して配置され、前記繋ぎ目部分から前記ベース部に近づくにつれて前記距離が小さくなる徐変領域を含むことを特徴とするボール螺子装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のボール螺子装置において、
前記拡径部は、前記ナット側螺子溝により構成される螺旋の中心を、前記螺子軸の軸心に対して前記循環部材側に偏心させることにより形成されたことを特徴とするボール螺子装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のボール螺子装置を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボール螺子装置及び電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ラック軸が挿通されるとともにモータ駆動により回転する中空軸を備え、その中空軸の回転をボール螺子装置によってラック軸の往復動に変換して伝達することにより、操舵系にアシスト力を付与する所謂ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）がある。
【０００３】
通常、このようなＥＰＳにおいて、ボール螺子装置は、ラック軸の外周に螺刻された軸側螺子溝とボール螺子ナットの内周に螺刻されたナット側螺子溝とを対向させてなる螺旋状の転動路内に転動体となる複数のボールを配することにより形成される。そして、各ボールは、転動路内において軸側螺子溝とナット側螺子溝とに挟まれた状態となり、ラック軸に対してボール螺子ナットが相対回転することにより、その負荷を受けつつ転動路内を転動するようになっている。また、ボール螺子装置は、転動路に設定された一端と他端とを短絡する還流路を有しており、上記のように転動路内を転動したボールは、この還流路を通過することにより、その転動路に設定された二点間を下流側から上流側へと還流される。なお、この還流路内では、各ボールは、転動路内と異なりラック軸及びボール螺子ナットから負荷を受けない状態となり、転動路から還流路内に掬い上げられたボールがボール循環方向後方に隣接したボールに押圧されることにより同還流路内を移動するようになっている。
【０００４】
このように構成されたボール螺子装置では、その転動路を転動する各ボールが還流路を介して無限循環することにより、ボール螺子ナットの回転をラック軸の軸方向移動に変換する。そして、上記のようなラックアシスト型のＥＰＳは、モータを用いてボール螺子ナットを回転駆動し、そのトルクを軸方向の押圧力としてラック軸に伝達することにより、操舵系にアシスト力を付与する構成となっている。
【０００５】
こうしたボール螺子装置としては、ボール螺子ナットを径方向に貫通する取付孔に対して、転動路からボールを掬い上げる機能及び同転動路への再排出機能を備えた循環部材（デフレクタ）を装着することにより、上記還流路が形成される所謂デフレクタ式のものが知られている（例えば特許文献１参照）。しかしながら、このデフレクタ式のボール螺子装置では、循環部材の寸法精度やボール螺子ナットへの組付精度等に起因して、転動路と還流路との繋ぎ目部分に段差が生じることがある。そして、転動路及び還流路内を循環するボールがこの段差に引っ掛かることにより、振動や騒音が発生するという問題がある。そこで、例えば特許文献２には、循環部材の組付け後に、循環部材及びボール螺子ナットの繋ぎ目部分に研磨等の段差加工を施すことにより、上記段差を解消するようにしたボール螺子装置が開示されている。
【０００６】
また、特許文献３には、ボールナット［２０］に作用する軸方向荷重が増大すると、ボールナット［２０］が軸方向に伸ばされ、フランジ部［２５］（固定部）から遠いボールねじ溝［２４］から順にボール［３０］と接触するボール螺子装置が開示されている。これにより、特許文献３のボール螺子装置は、所定の軸方向荷重（高荷重）がボールナット［２０］に作用した場合であっても、全てのねじ溝部分においてボールとねじ溝部分とが接触することになるため、軸方向荷重を全てのねじ溝部分で均一に受けることができる。なお、［］の数字は、特許文献３中で各部材に付された符号を示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−７１４１１号公報
【特許文献２】特開平１１−２７０６４８号公報
【特許文献３】特許３３８１７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記のようにボール螺子装置内を転動するボールは転動路から掬い上げられて還流路に進入するようになっており、ボールの移動方向は、転動路と還流路との繋ぎ目近傍において急変する。つまり、ボールの移動方向は、還流路から転動路に排出される際に急変する。また、各ボールは、ボール螺子ナットと螺子軸とに挟まれた状態で負荷を受けつつ転動路内を転動する一方、還流路内では、このような負荷状態から解放される。そのため、ボールが、還流路から転動路に排出される際には、ボールの移動方向が急変するのとともに、同ボールに加わる負荷が急増するため、転動路と還流路との繋ぎ目近傍でボールの詰まりが発生し易くなる。
【０００９】
例えば、特許文献３のボール螺子装置では、ボールナットに所定以上の軸方向荷重が加わると、全てのねじ溝部分において、ボールとねじ溝部分とが接触する。そのため、所定以上の軸方向荷重が加わった状態の特許文献３のボール螺子装置は、ボールが還流路から排出される際にボールに加わる負荷が急増し、ボールが詰まり易くなる虞がある。また、特許文献３のボール螺子装置は、軸方向荷重の大小によって、トルク伝達に寄与するボールの個数が増減する。特にボールナットに作用する軸方向荷重が小さい場合には、トルク伝達に寄与するボールの個数が少なくなるため、トルクの伝達効率が悪くなってしまうという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、ボールの詰まりを防止するとともに、トルク伝達効率の高いボール螺子装置及び電動パワーステアリング装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、外周に軸側螺子溝が螺刻された螺子軸と、内周にナット側螺子溝が螺刻されたボール螺子ナットと、前記軸側螺子溝と前記ナット側螺子溝とを対向させてなる螺旋状の転動路内に配設された複数のボールと、前記ボール螺子ナットに形成された取付孔に装着されて前記転動路の一端と他端とを短絡する還流路を形成する循環部材と、を備え、前記ナット側螺子溝における前記取付孔に臨む接続部には、前記転動路と前記還流路との繋ぎ目部分の段差を解消する段差加工が施されるものであって、前記ボール螺子ナットは、前記ナット側螺子溝と前記軸側螺子溝とに挟まれて前記ボールが前記転動路を転動するように、前記螺子軸の軸心から前記ナット側螺子溝の底部までの距離が一定に形成されるベース部と、前記距離が前記ベース部での距離よりも大きく形成される拡径部と、を有し、さらに前記ボール螺子ナットは、その軸方向における一端側のみが固定されるものであって、前記拡径部は、前記ボール螺子ナットの固定端部側に設けられる前記接続部を含み、前記ボール螺子ナットの自由端部側に設けられる前記接続部を含まないように形成されたことを要旨とする。
【００１２】
上記構成によれば、ベース部が構成する転動路において、ボールがナット側螺子溝と軸側螺子溝とに挟まれている。そのため、ボール螺子ナットが螺子軸に対して相対回転すると、ナット側螺子溝とボールとの間に生じる摩擦力によって、ボール螺子ナットのトルクがベース部のボールに伝達され、ボールが転動路内を転動する。このように転動路内をボールが転動すると、ボールと軸側螺子溝との間に生じる摩擦力によってボールの回転が螺子軸に伝達され、螺子軸がボール螺子ナットに対して相対的に軸方向に移動する。そして、転動路は、循環部材の還流路によって一端が他端と短絡されている。そのため、転動路の一端に到達したボールは、還流路を通って、転動路の他端に排出される。すなわち、本請求項のボール螺子装置は、ボールが転動路と還流路との間を繰り返し循環する無限循環が可能に構成されている。
【００１３】
ここで、本請求項のボール螺子装置は、転動路と還流路との繋ぎ目部分の段差を解消する段差加工が接続部に施され、この接続部が拡径部に含まれている。拡径部は、螺子軸の軸心からナット側螺子溝の底部までの距離がベース部よりも大きくなるように形成される部分である。接続部は、還流路から排出されたボールが転動路に進入する部分であり、従来のボール螺子装置では、ボールの移動方向が急変するとともに、ボールに加わる負荷が急増する部分であった。そのため、従来のボール螺子装置では、この接続部においてボールが詰まり易かった。
【００１４】
これに対し、本請求項のボール螺子装置は、少なくとも接続部においては、螺子軸の軸心からナット側螺子溝の底部までの距離がベース部よりも大きくなるようにボール螺子ナットが形成されている。そのため、本請求項のボール螺子装置は、ボールに加わる負荷が接続部において急増せず、ボールの詰まりを効果的に防止することができる。
【００１５】
また、本請求項のボール螺子装置は、ボール螺子ナットが拡径部とともにベース部を備えている。ベース部は、ナット側螺子溝と軸側螺子溝とに挟まれてボールが転動するように、螺子軸の軸心からナット側螺子溝の底部までの距離が一定の部分である。すなわち、本請求項のボール螺子装置は、ベース部を備えることにより、ボール螺子ナットのトルクが螺子軸に対して確実に伝達されるように構成されている。
【００１６】
ここで、上記した特許文献３のボール螺子装置は、ボール螺子ナットに作用する軸方向荷重の大小によってトルク伝達に寄与するボールの数が増減する。一般に、トルク伝達に寄与するボールの数は、ナット側螺子溝とボールとの間、及び、ボールと軸側螺子溝との間に働く摩擦力と関係している。すなわち、トルク伝達に寄与するボールの数が増加すると、上記摩擦力は増加するが、ボールの数が減少すると上記摩擦力も減少する。そのため、特許文献３のようなボール螺子装置では、ボール螺子ナットに作用する軸方向荷重が小さい状態、すなわち、トルク伝達に寄与するボールが少ない状態にあっては、ボール螺子ナットのトルクがナット側螺子溝とボールとの間に働く摩擦力を超えて大きくなる虞がある。このように、ボール螺子ナットのトルクが、ボール螺子ナットとボールとの間に働く摩擦力を超えて大きくなると、ナット側螺子溝と各ボールとの間に滑りが生じ、ボールを介してボール螺子ナットから螺子軸に伝達されるトルクが減少する。そのため、特許文献３のボール螺子装置は、ボール螺子ナットに作用する軸方向荷重が小さい場合、トルク伝達に寄与するボールの数が減少し、螺子軸の反応に遅れやズレが生じてしまう虞がある。
【００１７】
これに対し、本請求項のボール螺子装置は、ボール螺子ナットに作用する軸方向荷重の大きさに関係なく、ベース部を転動するボールがボール螺子ナットのトルク伝達に寄与する。そのため、本請求項のボール螺子装置は、ボール螺子ナットのトルクを螺子軸に対して効率的かつ安定的に伝達することができる。
ここで、ボール螺子ナットの一端側のみが固定される構成では、ボール螺子ナットは、軸方向に荷重を受けて変形する際に、該ボール螺子ナットの一端側に比べて他端側の方が、変形前の状態からの変位量が大きくなる。従って、ナット側螺子溝におけるボール螺子ナットの他端側が大きく変位することにより、転動路内の空間が大きくなるため、ボール螺子ナットにおける他端側の転動路内に配設されたボールが受ける負荷は小さくなる。これに対し、ナット側螺子溝におけるボール螺子ナットの一端側は変位量が小さく、転動路内の空間があまり大きくならないため、ボール螺子ナットにおける一端側の転動路内に配設されたボールは大きな負荷を受けることになる。従って、ボール螺子ナットにおける一端側にボールが排出される際に、同ボールに加わる負荷がより急激に変化することになる。この点、上記構成によれば、ボール螺子ナットの一端側の接続部を含むように拡径部が形成されるため、好適にボールの詰まりが発生することを抑制できる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のボール螺子装置において、前記拡径部は、前記ボールが前記軸側螺子溝及び前記ナット側螺子溝のいずれか一方と非接触になる非接触領域を含み、前記非接触領域は、前記繋ぎ目部分から連続して設けられることを要旨とする。
【００１９】
上記構成によれば、非接触領域では、ボールが軸側螺子溝とナット側螺子溝との間に挟まれなくなる。すなわち、拡径部の非接触領域が構成する転動路においては、各ボールは略無負荷状態となる。そして、非接触領域は繋ぎ目から連続して設けられるため、還流路から転動路に排出される際に、ボールの移動方向が急変するのとともに、ボールに加わる負荷が急増することを確実に抑制できるようになる。これにより、ボールの詰まりが発生することをより抑制できる。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のボール螺子装置において、前記拡径部は、前記ベース部に隣接して配置され、前記繋ぎ目部分から前記ベース部に近づくにつれて前記距離が小さくなる徐変領域を含むことを要旨とする。
【００２１】
上記構成によれば、還流路から転動路に排出されたボールが、軸側螺子溝及びナット側螺子溝に挟まれて受ける負荷を徐々に大きくすることができるため、より一層、ボールの詰まりが発生することを抑制できるようになる。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のボール螺子装置において、前記拡径部は、前記ナット側螺子溝により構成される螺旋の中心を、前記螺子軸の軸心に対して前記循環部材側に偏心させることにより形成されたことを要旨とする。
【００２５】
上記構成によれば、ナット側螺子溝における螺旋の中心を、螺子軸の軸心に対して循環部材側に偏心させることにより、繋ぎ目から転動路の延伸方向に離間するにつれて螺子軸の軸心から底部までの距離が徐々に小さくなる拡径部を容易に形成することができる。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のボール螺子装置を備えた電動パワーステアリング装置であることを要旨とする。
上記構成によれば、ボールが詰まることを抑制でき、ボール螺子装置により伝達されるトルクが低下することができる。これにより、操舵フィーリングの優れた電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、ボールの詰まりを防止するとともに、トルク伝達効率の高いボール螺子装置及び電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成を示す断面図。
【図２】ボール螺子装置近傍の拡大断面図。
【図３】ボール螺子ナットの平面図。
【図４】ボール螺子ナットのＡ−Ａ断面図。
【図５】循環部材の平面図。
【図６】循環部材の側面図。
【図７】循環部材（連絡部）におけるＢ−Ｂ断面図。
【図８】転動路と還流路との繋ぎ目部分に生じる段差を示す模式図。
【図９】ボール循環方向に沿ったラック軸、循環部材及びボール螺子ナットの一部断面を示す概略構成図。
【図１０】第１実施形態のボール循環方向に沿ったラック軸、循環部材及びボール螺子ナットの断面を示す模式図。
【図１１】第１実施形態のナット側螺子溝を示すボール螺子ナットの概略構成図。
【図１２】ラック軸及びボール螺子ナットのＣ−Ｃ断面図。
【図１３】第１実施形態のナット側螺子溝における繋ぎ目からの延伸位置と、距離Ｄとの関係を示すグラフ。
【図１４】第１実施形態のボール螺子ナットにおける軸方向位置と、ボールに加わる負荷との関係を示すグラフ。
【図１５】第２実施形態のボール循環方向に沿ったラック軸、循環部材及びボール螺子ナットの断面を示す模式図。
【図１６】別のボール循環方向に沿ったラック軸、循環部材及びボール螺子ナットの断面を示す模式図。
【図１７】別のナット側螺子溝における繋ぎ目からの延伸位置と、距離Ｄとの関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１において、略円筒状をなすハウジング２に挿通されたラック軸３は、ラックガイド及び滑り軸受（ともに図示略）に支承されることにより、その軸方向に沿って移動可能に収容支持されている。そして、同ラック軸３は、周知のラック＆ピニオン機構を介してステアリングシャフトと連結されることにより、ステアリング操作に伴い軸方向に往復動するようになっている。
【００３０】
また、ＥＰＳ１は、駆動源としてのモータ４と、同モータ４の回転をラック軸３の軸方向移動に変換して伝達するボール螺子装置５とを備えている。そして、ＥＰＳ１は、これらラック軸３、モータ４及びボール螺子装置５が、ハウジング２内に一体に収容された所謂ラックアシスト型のＥＰＳとして構成されている。
【００３１】
詳述すると、モータ４は、中空軸状に形成されたモータ軸６を有しており、同モータ軸６は、ハウジング２の内周に設けられた軸受７に支承されることにより、同ハウジング２の軸方向に沿って配置されている。また、モータ４では、このモータ軸６の周面にマグネット８を固着することによりモータロータ９が形成されている。そして、モータ４は、そのモータロータ９の径方向外側を包囲するモータステータ１０がハウジング２の内周に固定されるとともに、そのモータ軸６内にラック軸３が挿通されることにより、ハウジング２内においてラック軸３と同軸に配置されている。
【００３２】
また、ラック軸３は、その外周に軸側螺子溝１１を螺刻することにより、螺子軸として構成されている。そして、ボール螺子装置５は、このラック軸３に複数のボール１２を介してボール螺子ナット１３を螺合することにより形成されている。
【００３３】
具体的には、図２に示すように、略円筒状に形成されたボール螺子ナット１３の内周には、上記ラック軸３の軸側螺子溝１１に対応するナット側螺子溝１４が形成されており、ボール螺子ナット１３は、そのナット側螺子溝１４が軸側螺子溝１１と対向するように同ラック軸３に外嵌されている。
【００３４】
また、ボール螺子ナット１３には、ナット側螺子溝１４内の二箇所（接続点Ｐ１，Ｐ２）に開口する還流路Ｌ２が形成されている。そして、上記転動路Ｌ１は、この還流路Ｌ２により、その開口位置に対応する二つの接続点Ｐ１，Ｐ２間が短絡されている。
【００３５】
ここで、各ボール１２は、転動路Ｌ１内（正確には、後述するベース部５１が構成する転動路Ｌ１内）においてラック軸３の軸側螺子溝１１とボール螺子ナット１３のナット側螺子溝１４とに挟まれた状態となる。そして、各ボール１２がラック軸３に対するボール螺子ナット１３の相対回転により、その負荷を受けつつ転動路Ｌ１内を転動することにより、ボール螺子ナット１３の回転がラック軸３の軸方向移動に変換されるようになっている。詳しくは、ボール螺子ナット１３がラック軸３に対して相対回転すると、ナット側螺子溝１４とボール１２との間に生じる摩擦力によって、ボール螺子ナット１３のトルクがボール１２に伝達され、ボール１２が転動路Ｌ１内を転動する。このように転動路Ｌ１内をボール１２が転動すると、ボール１２と軸側螺子溝１１との間に生じる摩擦力によってボール１２の回転がラック軸３に伝達され、ラック軸３がボール螺子ナット１３に対して相対的に軸方向に移動するようになっている。つまり、ボール螺子ナット１３の回転がラック軸３の軸方向移動に変換される。
【００３６】
そして、転動路Ｌ１内を転動して転動路Ｌ１の一端（接続点Ｐ１又は接続点Ｐ２）に到達した各ボール１２は、ボール螺子ナット１３に形成された上記還流路Ｌ２を通過することにより、転動路Ｌ１の他端（接続点Ｐ２又は接続点Ｐ１）に排出され、転動路Ｌ１に設定された二つの接続点Ｐ１，Ｐ２間を下流側から上流側へと移動する。なお、この還流路Ｌ２内では、各ボール１２は、転動路Ｌ１内のようにラック軸３及びボール螺子ナット１３から負荷を受けず、転動路Ｌ１から還流路Ｌ２内に新たにボール１２が進入することにより、それぞれボール循環方向（進行方向）後方に隣接するボール１２に押圧されて同還流路Ｌ２内を移動するようになっている。
【００３７】
従って、ボール螺子装置５は、転動路Ｌ１と還流路Ｌ２との間を繰り返し循環する無限循環が可能に構成されており、ボール螺子ナット１３の回転をラック軸３の軸方向移動に変換することが可能となっている。
【００３８】
ここで、本実施形態のボール螺子装置５では、この還流路Ｌ２は、ボール螺子ナット１３に対して、上記転動路Ｌ１から各ボール１２を掬い上げる機能及び同転動路Ｌ１への再排出機能を備えた循環部材（デフレクタ）１５を装着することにより形成される。つまり、ボール螺子装置５は、所謂デフレクタ式のボール螺子装置として構成されている。なお、本実施形態の循環部材１５は、加熱溶融した金属を成形金型に射出して成形する金属射出成形（ＭＩＭ：Metal Injection Molding）により製造される。
【００３９】
詳述すると、図３及び図４に示すように、ボール螺子ナット１３には、上記二つの接続点Ｐ１，Ｐ２に対応する位置に、同ボール螺子ナット１３を径方向に貫通する一対の取付孔１６，１７が形成されている。なお、本実施形態では、各接続点Ｐ１，Ｐ２は、ボール螺子ナット１３の軸方向において、その間に複数列のナット側螺子溝１４を挟む位置に設定されており、転動路Ｌ１及び還流路Ｌ２により１つの循環経路が形成されるようになっている（図２参照）。また、各取付孔１６，１７は、断面略小判型に形成されるとともに、ボール螺子ナット１３の周方向（図３における上下方向）において、互いにずれた位置に形成されている。そして、ボール螺子ナット１３の外周面１３ａには、これら両取付孔１６，１７間を接続する取付凹部１８が凹設されている。
【００４０】
一方、図５及び図６に示すように、循環部材１５は、上記各取付孔１６，１７に挿入される一対の挿入部１９，２０と、これら両挿入部１９，２０間を連絡する連絡部２１とを備えてなる。
【００４１】
具体的には、各挿入部１９，２０は、各取付孔１６，１７の断面形状に対応した断面略小判型をなす筒状に形成されている。また、連絡部２１は、各挿入部１９，２０の基端（図６における上側の端部）１９ａ，２０ａを連絡するようにこれら各挿入部１９，２０間に形成されている。そして、連絡部２１は、上記取付凹部１８に対応して同取付凹部１８に嵌合可能な形状に形成されている（図３及び図４参照）。
【００４２】
つまり、循環部材１５は、その各挿入部１９，２０が、それぞれ対応する各取付孔１６，１７に挿入されるとともに、その連絡部２１が、各取付孔１６，１７間を接続する取付凹部１８に嵌着されることにより、ボール螺子ナット１３に装着される。そして、上記還流路Ｌ２は、その循環部材１５の装着により、各取付孔１６，１７に挿入された各挿入部１９，２０が形成する第１通路Ｌ３と、取付凹部１８に嵌着された連絡部２１が形成する第２通路Ｌ４とにより構成される。
【００４３】
各挿入部１９，２０には、挿入端（図６における下側の端部）１９ｂ，２０ｂ側に開口するとともに、当該各挿入部１９，２０の軸線（図６における上下方向）に略沿うように同挿入端１９ｂ，２０ｂから基端１９ａ，２０ａ側に向って延びる貫通孔２２，２３が延設されており、同貫通孔２２，２３により第１通路Ｌ３が構成されている。そして、この第１通路Ｌ３（貫通孔２２，２３）は、その全長に亘って滑らかに湾曲することにより、その基端１９ａ，２０ａ側が、上記連絡部２１の形成する第２通路Ｌ４に接続されるようになっている。また、挿入端１９ｂ，２０ｂには、上記転動路Ｌ１内を転動した各ボール１２を同転動路Ｌ１から還流路Ｌ２内に掬い上げるためのベロ部２４，２５が、ラック軸３の軸側螺子溝１１内に挿入されるように突出して形成されている（図９参照）。
【００４４】
従って、各挿入部１９，２０に形成された第１通路Ｌ３は、該各挿入部１９，２０が各取付孔１６，１７に挿入されることによって、転動路Ｌ１に接続される。そして、上記転動路Ｌ１内を転動する各ボール１２は、そのボール循環方向後方に隣接するボール１２によって押圧されることにより、その挿入端１９ｂ，２０ｂに形成された上記ベロ部２４，２５に掬い上げられ、同第１通路Ｌ３（還流路Ｌ２）内へと進入するようになっている。
【００４５】
一方、図５〜図７に示すように、連絡部２１には、該連絡部２１の挿入端（図７における下側の端部）２１ｂ側に開口した連絡溝２６が凹設されており、同連絡溝２６により第２通路Ｌ４が構成されている。この第２通路Ｌ４（連絡溝２６）は、連絡部２１の軸線Ｍに沿って略直線状に形成されることにより、その両端が各挿入端１９ｂ，２０ｂに形成された第１通路Ｌ３に連通されている。そして、図７に示すように、この第２通路Ｌ４の延伸方向と直交する断面は、挿入端２１ｂ側の一部が切り欠かれた円形状に形成されている。具体的には、連絡部２１の挿入端２１ｂには、連絡溝２６の内側に対向して突出するとともに、連絡溝２６の長手方向に沿って延びるフランジ対２７が形成されており、このフランジ対２７により、同連絡溝２６（第２通路Ｌ４）を通過する各ボール１２が支持されるようになっている。
【００４６】
また、図３に示すように、ボール螺子ナット１３の外周面１３ａには、上記取付凹部１８の周縁を囲むように同取付凹部１８に連通する浅溝２８が形成されている。一方、図５及び図６に示すように、連絡部２１の基端（図６における上側の端部）２１ａには、この浅溝２８に対応するフランジ２９が形成されている。そして、ボール螺子ナット１３に装着された循環部材１５は、この浅溝２８内に配置されたフランジ２９がかしめられることにより、同フランジ２９がボール螺子ナット１３の外周面１３ａと面一となる状態で、ボール螺子ナット１３に固定されるようになっている。
【００４７】
ここで、図８に示すように、転動路Ｌ１と還流路Ｌ２との各繋ぎ目３１，３２部分には、循環部材１５の寸法精度やボール螺子ナット１３への組付精度等に起因して、段差が生じることがある。そこで、図９に示すように、ナット側螺子溝１４における各取付孔１６，１７に臨む各接続部３３，３４には、上記段差を小さくするため研磨等の段差加工が施されている。この段差加工は、各接続部３３，３４に設定された加工範囲Ｔ１に施されるようになっている。また、本実施形態では、挿入部１９，２０の各貫通孔２２，２３おけるベロ部２４，２５と対向する開口部３５，３６に設定された加工範囲Ｔ２にも、上記段差を小さくする段差加工が施されている。
【００４８】
そして、図２〜図４に示すよう、ボール螺子ナット１３は、ラック軸３と同軸に配置されるようにして、その軸方向における一端側（図２における右側）のみがモータ軸６の軸方向端部６ａに固定されている。具体的には、ボール螺子ナット１３の一端側に設けられた固定端部１３ｂには、その軸方向に向って延びる中空軸状の固定軸３７が形成されている。一方、モータ軸６の内周には、この固定軸３７の外周に形成された螺子部３８に対応する螺子部３９が形成されている。そして、ボール螺子ナット１３は、その固定軸３７（螺子部３８）がモータ軸６の螺子部３９に螺合されることにより、その一端側のみが同モータ軸６の軸方向端部６ａに固定されるとともに、その他端側（図２における左側）の自由端部１３ｃが固定されない状態となっている。
【００４９】
なお、図２に示すように、本実施形態では、モータ軸６における軸方向端部６ａの外周には、略円環状の規制部材４１が螺着されており、ボール螺子ナット１３の固定端部１３ｂに形成された係合凹部４２に、同規制部材４１の規制部４３がかしめられて係合することにより、ボール螺子ナット１３とモータ軸６との相対回転が規制されるようになっている。
【００５０】
そして、駆動源であるモータ４の回転は、このボール螺子ナット１３がモータ軸６とともに一体回転することによりボール螺子装置５へと入力される。これにより、ＥＰＳ１は、ボール螺子ナット１３を回転駆動し、モータ４のトルクを軸方向の押圧力としてラック軸３に伝達することにより、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する構成となっている。
【００５１】
（ボール詰まり抑制構造）
次に、本実施形態のボール螺子装置において、ボールが詰まることを抑制するボール詰まり抑制構造について説明する。
【００５２】
上述のように、ボール１２はベロ部２４又はベロ部２５により転動路Ｌ１から掬い上げられて還流路Ｌ２に進入するようになっており、ボール１２の移動方向は、還流路Ｌ２から転動路Ｌ１に排出される際において、繋ぎ目３２近傍で急変する。そして、ボール１２は、還流路Ｌ２から転動路Ｌ１に排出されると、軸側螺子溝１１及びナット側螺子溝１４に挟まれて負荷が急増するため、繋ぎ目３２近傍（接続部３４）においてボール１２の詰まりが発生し易くなる。
【００５３】
この点を踏まえ、図１０〜図１２に示すように、ボール螺子ナット１３は、ラック軸３の軸心Ｏ１からナット側螺子溝１４の底部１４ａまでの距離Ｄが一定に形成されるベース部５１と、距離Ｄがベース部５１よりも大きく形成される拡径部５２とを有している。すなわち、ナット側螺子溝１４は、ボール螺子ナット１３におけるベース部５１が形成された部分では、螺旋状に延びる同ナット側螺子溝１４の延伸方向に沿った任意の延伸位置での距離Ｄが一定となるように形成されている。また、ボール螺子ナット１３における拡径部５２が形成された部分では、ナット側螺子溝１４の任意の延伸位置での距離Ｄが、ベース部５１よりも大きくなるように形成されている。そして、拡径部５２（図１０及び図１１において「Ｔ３」で示す範囲）は、接続部３４を含むように形成されている。また、ベース部５１（図１０及び図１１において「Ｔ４」で示す範囲）では、ボール１２が軸側螺子溝１１及びナット側螺子溝１４に挟まれるように距離Ｄが設定されている。
【００５４】
なお、図１０及び図１２において、拡径部５２が形成された範囲Ｔ３に、ベース部５１での距離Ｄと等しくなる底部１４ａの位置を仮想的に二点鎖線で示す。また、図１０では、説明の便宜上、ボール１２が軸側螺子溝１１とナット側螺子溝１４とに挟まれて受ける負荷により、同ボール１２に生じる形状の変化を誇張して示している。
【００５５】
詳述すると、拡径部５２は、ナット側螺子溝１４におけるボール螺子ナット１３の固定端部１３ｂ側に設けられた加工範囲Ｔ１を含む範囲、すなわちボール螺子ナット１３の固定端部１３ｂ側に設けられた取付孔１７に臨む接続部３４を含むように形成されている。そして、拡径部５２は、繋ぎ目３２から連続する一周の範囲内（本実施形態では繋ぎ目３２から軸心Ｏ１を中心として時計回りに略１８０°の範囲）におけるナット側螺子溝１４を、同拡径部５２とベース部５１との境目５３から繋ぎ目３２に近接するにつれて、連続的に曲率半径が大きくなる螺旋状とすることにより形成されている。
【００５６】
また、本実施形態では、図１０及び図１２に示すように、拡径部５２は、軸側螺子溝１１の底部１１ａ及びナット側螺子溝１４の底部１４ａのいずれか一方に接触した状態のボール１２が、底部１１ａ及び底部１４ａのいずれか他方と非接触となる非接触領域としての非接触部５４（図１０において「Ｔ５」で示す範囲）を有している。すなわち、この非接触領域では、軸側螺子溝１１の底部１１ａに接触した状態のボール１２と、ナット側螺子溝１４の底部１４ａとの間に、ボール螺子ナット１３の径方向（図１２において上下方向）に沿った隙間が設けられるように形成されている。また、非接触部５４は、繋ぎ目３２から連続して設けられている。
【００５７】
これにより、図１３に示すように、拡径部５２は、繋ぎ目３２から転動路Ｌ１の延伸方向に離間するにつれて（図１０におけるボール循環方向に沿って）、距離Ｄが連続的に小さくなるように形成されている。従って、本実施形態において、拡径部５２（範囲Ｔ３）全体が繋ぎ目３２（還流路Ｌ２）から転動路Ｌ１の延伸方向に離間する方向に進むにつれて距離Ｄが小さくなる徐変領域として構成されている。
【００５８】
このように構成されたボール螺子装置５において、上記のようにボール螺子ナット１３は、その固定端部１３ｂ側のみが固定される（図２参照）。そのため、ボール螺子ナット１３は、軸方向に荷重を受けて変形する際に、該ボール螺子ナット１３の固定端部１３ｂ側に比べて自由端部１３ｃ側の方が、変形前の状態からの変位量が大きくなる。ナット側螺子溝１４におけるボール螺子ナット１３の自由端部１３ｃ側が大きく変位することにより、転動路Ｌ１内の空間が大きくなるため、同自由端部１３ｃ側の転動路Ｌ１内に配設されたボール１２が受ける負荷は小さくなる。これに対し、ナット側螺子溝１４におけるボール螺子ナット１３の固定端部１３ｂ側は変位量が小さく、転動路Ｌ１内の空間があまり大きくならないため、固定端部１３ｂ側の転動路Ｌ１内に配設されたボール１２が相対的に大きな負荷を受けることになる。
【００５９】
一方、拡径部５２が構成する転動路Ｌ１においては、距離Ｄが大きく形成されているため、同転動路Ｌ１内の空間が、ベース部５１が形成された範囲に比べて大きくなる。そのため、拡径部５２においては、同拡径部５２での距離Ｄをベース部５１での距離Ｄと同一にした場合に比べて、ボール１２が軸側螺子溝１１とナット側螺子溝１４とから受ける負荷が小さくなる。これにより、還流路Ｌ２から転動路Ｌ１に排出される際に、繋ぎ目３１近傍でボール１２に加わる負荷が急増することが抑制される。そして、繋ぎ目３２からベース部５１に近づくにつれて上記距離Ｄが徐々に小さくなるため、ボール１２が拡径部５２内を還流路Ｌ２から離間する方向（図１０に示すボール循環方向）に移動するにつれて、転動路Ｌ１内の空間が徐々に小さくなり、ボール１２に加わる負荷が徐々に大きくなる。
【００６０】
従って、図１４に示すように、ボール１２が受ける負荷は、ボール螺子ナット１３の軸方向位置における固定端部１３ｂ側では、負荷が小さくなり、ボール螺子ナット１３の自由端部１３ｃ側に向かうにつれて徐々に大きくなる。そして、同ボール１２が受ける負荷は、ナット側螺子溝１４におけるベース部５１の拡径部５２側端部付近において最大となってから徐々に小さくなる。なお、図１４において、ナット側螺子溝１４に拡径部５２を形成しない場合に、ボール１２が受ける負荷を破線で示す。
【００６１】
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）ボール螺子装置５は、ボール螺子ナット１３に形成された取付孔１６，１７に循環部材１５を装着することにより還流路Ｌ２を形成するようにした。また、ボール螺子ナット１３は、ラック軸３の軸心Ｏ１から同ナット側螺子溝１４の底部１４ａまでの距離Ｄが一定に形成されるベース部５１と、距離Ｄが同ベース部５１での距離Ｄよりも大きく形成される拡径部５２とを備えた。そして、この拡径部５２が接続部３４を含むように形成した。
【００６２】
上記構成によれば、接続部３４においては、ラック軸３の軸心Ｏ１からナット側螺子溝１４の底部１４ａまでの距離Ｄがベース部５１よりも大きくなるようにボール螺子ナット１３が形成されている。そのため、ボール１２に加わる負荷が接続部３４において急増せず、ボール１２の詰まりを効果的に防止することができる。
【００６３】
また、本実施形態のボール螺子装置５は、ナット側螺子溝１４と軸側螺子溝１１とに挟まれてボール１２が転動するように、ラック軸３の軸心Ｏ１からナット側螺子溝１４の底部１４ａまでの距離Ｄが一定に形成されたベース部５１を備えている。これにより、ボール螺子ナット１３のトルクをラック軸３に対して確実に伝達できる。
【００６４】
ここで、上記のように特許文献３のボール螺子装置は、ボール螺子ナットに作用する軸方向荷重が小さい場合、トルク伝達に寄与するボールの数が減少し、螺子軸の反応に遅れやズレが生じてしまう虞がある。これに対し、本実施形態のボール螺子装置５は、ボール螺子ナット１３に作用する軸方向荷重の大きさに関係なく、ベース部５１を転動するボール１２がボール螺子ナット１３のトルク伝達に寄与する。そのため、ボール螺子ナット１３のトルクをラック軸３に対して効率的かつ安定的に伝達することができる。
【００６５】
（２）拡径部５２に、ボール１２が軸側螺子溝１１の底部１１ａ及びナット側螺子溝１４の底部１４ａのいずれか一方と非接触になる非接触部５４を形成し、この非接触部５４を繋ぎ目３２部分から連続して設けた。上記構成によれば、非接触部５４では、ボール１２が軸側螺子溝１１とナット側螺子溝１４との間に挟まれなくなる。すなわち、拡径部５２の非接触部５４が構成する転動路Ｌ１においては、各ボール１２は略無負荷状態となる。そして、非接触部５４は繋ぎ目３２から連続して設けられるため、還流路Ｌ２から転動路Ｌ１に排出される際に、ボール１２の移動方向が急変するのとともに、ボール１２に加わる負荷が急増することを確実に抑制できるようになる。これにより、ボール１２の詰まりが発生することをより抑制できる。
【００６６】
（３）拡径部５２を、繋ぎ目３２部分からベース部５１に近づくにつれて距離Ｄが連続的に小さくなるように形成した。上記構成によれば、還流路Ｌ２から転動路Ｌ１に排出されたボール１２が、軸側螺子溝１１及びナット側螺子溝１４に挟まれて受ける負荷を徐々に大きくすることができるため、より一層、ボール１２の詰まりが発生することを抑制できる。
【００６７】
（４）一対の取付孔１６，１７を、ボール螺子ナット１３の軸方向において複数列のナット側螺子溝１４を挟む位置に設け、ボール螺子ナット１３の軸方向における一端側に設けられた固定端部１３ｂのみを固定した。そして、拡径部５２がボール螺子ナット１３の固定端部１３ｂ側に設けられた取付孔１７に臨む接続部３４を含むように形成した。
【００６８】
上記のように、本実施形態では固定端部１３ｂ側の転動路Ｌ１内に配設されたボール１２の方が自由端部１３ｃ側の転動路Ｌ１内に配設されたボール１２に比べで大きな負荷を受けるため、固定端部１３ｂ側にボール１２が排出される際に、同ボール１２に加わる負荷がより急激に変化することになる。この点、上記構成によれば、固定端部１３ｂ側に設けられた取付孔１７に臨む接続部３４を含むように拡径部５２が形成されるため、好適にボール１２の詰まりが発生することを抑制できる。
【００６９】
（５）拡径部５２を、ナット側螺子溝１４における繋ぎ目３２から連続する一周の範囲内に形成した。
ここで、拡径部５２が構成する転動路Ｌ１においては、ボール１２に加わる負荷が小さくなるため、同拡径部５２が形成される範囲が長くなると、ボール螺子装置５によるトルクの伝達効率が低下してしまう。この点、上記構成によれば、拡径部５２は、ナット側螺子溝１４における繋ぎ目３２から連続する一周の範囲内に形成されるため、トルクの伝達効率が低下することを抑制しつつ、ボール１２の詰まりが発生することを抑制できる。
【００７０】
（６）繋ぎ目３２から連続する一周の範囲内におけるナット側螺子溝１４を、同拡径部５２とベース部５１との境目５３から繋ぎ目３２に近接するにつれて、連続的に曲率半径が大きくなる螺旋状とした。このようにナット側螺子溝１４を形成することにより、繋ぎ目３２から転動路Ｌ１の延伸方向に離間するにつれて距離Ｄが徐々に小さくなる拡径部５２を容易に形成することができる。
【００７１】
（第２実施形態）
以下、本発明を具体化した第２実施形態を図面に従って説明する。なお、説明の便宜上、同一の構成については上記第１実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７２】
図１５に示すように、本実施形態の拡径部５２は、繋ぎ目３２から連続する一周の範囲（本実施形態では繋ぎ目３２から軸心Ｏ１を中心として時計回りに略４５°の範囲）内におけるナット側螺子溝１４により構成される螺旋の中心Ｏ２を、ラック軸３の軸心Ｏ１に対して循環部材１５側に偏心させることにより、接続部３４を含むように形成されている。
【００７３】
具体的には、拡径部５２は、ナット側螺子溝１４における拡径部５２とベース部５１との境目５３から接線方向に沿って直線状に延びる直線部６１と、同直線部６１に連続するとともに接続部３４を含む湾曲部６２とにより構成されている。また、湾曲部６２は、同湾曲部６２により構成される螺旋の曲率半径Ｒ１が、ベース部５１の部分により構成される螺旋の曲率半径Ｒ２と同一になるように形成されている。なお、曲率半径Ｒ２は、ナット側螺子溝１４におけるベース部５１での距離Ｄと等しい。さらに、直線部６１の一部及び湾曲部６２は、ボール１２が軸側螺子溝１１の底部１１ａ及びナット側螺子溝１４の底部１４ａのいずれか一方と非接触となる非接触領域としての非接触部５４（図１５において「Ｔ５」で示す範囲）として構成されている。
【００７４】
これにより、拡径部５２は、上記第１実施形態と同様に、繋ぎ目３２から転動路Ｌ１の延伸方向に離間するにつれて上記距離Ｄが連続的に小さくなるように形成されている（図１３参照）。従って、本実施形態では、拡径部５２全体が徐変領域として構成されている。
【００７５】
以上記述したように、本実施形態によれば、上記第１実施形態の（１）〜（５）の作用効果に加えて、以下の作用効果を奏することができる。
（７）繋ぎ目３２から連続する一周の範囲内におけるナット側螺子溝１４により構成される螺旋の中心Ｏ２を、ラック軸３の軸心Ｏ１に対して循環部材１５側に偏心させた。このようにナット側螺子溝１４を形成することにより、繋ぎ目３２から転動路Ｌ１の延伸方向に離間するにつれて距離Ｄが徐々に小さくなる拡径部５２を容易に形成することができる。
【００７６】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記第１実施形態では、拡径部５２全体を繋ぎ目３２から離間するにつれて距離Ｄが小さくなる徐変領域として構成したが、これに限らず、拡径部５２に距離Ｄが一定に形成される部分を設けるようにしてもよい。具体的には、例えば図１６及び図１７に示すように、拡径部５２を、距離Ｄが任意の延伸位置で一定となる一定部７１と、ベース部５１に隣接して配置されるとともに繋ぎ目３２からベース部５１に近づくにつれて距離Ｄが小さくなる徐変領域としての徐変部７２とにより構成してもよい。
【００７７】
・上記第１実施形態では、拡径部（徐変領域）５２を還流路Ｌ２から離間するにつれて距離Ｄが連続的に小さくなるように形成したが、これに限らず、拡径部５２を、距離Ｄが段階的に（ステップ状に）が小さくなるように形成してもよい。さらに、拡径部５２全体を距離Ｄが一定となるように形成してもよい。
【００７８】
・上記第１実施形態では、拡径部５２に非接触部５４を形成したが、これに限らず、拡径部５２に非接触部５４を形成しなくともよい。つまり、繋ぎ目３２から連続する範囲において、軸側螺子溝１１の底部１１ａに接触した状態のボール１２がナット側螺子溝１４の底部１４ａに対して接触する、すなわちボール１２が軸側螺子溝１１とナット側螺子溝１４との間に挟まれるように拡径部５２を形成してもよい。同様に、上記第２実施形態において、拡径部５２に非接触部５４を形成しなくともよい。
【００７９】
・上記第１実施形態では、拡径部５２を、繋ぎ目３２から連続する一周の範囲内に形成したが、これに限らず、一周よりも大きな範囲に亘って拡径部５２を形成してもよい。同様に、上記第２実施形態において、拡径部５２を、繋ぎ目３２から一周よりも大きな範囲に亘って形成してもよい。
【００８０】
さらに、上記第２実施形態において、ナット側螺子溝１４全体により構成される螺旋の中心を、ボール螺子ナット１３の外周面１３ａの中心に対して循環部材１５側に偏心させることにより、拡径部５２を形成してもよい。なお、この場合には、ボール螺子ナット１３の外周面１３ａの中心がラック軸３の軸心Ｏ１と一致するように、ボール螺子ナット１３をモータ軸６に対して固定する。
【００８１】
・上記各実施形態では、接続部３３，３４における加工範囲Ｔ１及び開口部３５，３６における加工範囲Ｔ２に段差加工を施したが、これに限らず、接続部３３，３４における加工範囲Ｔ１にのみ段差加工を施すようにしてもよい。
【００８３】
・上記各実施形態では、本発明をボール螺子ナット１３に１つの循環部材１５（還流路Ｌ２）を装着するボール螺子装置５に適用したが、これに限らず、ボール螺子ナット１３に複数の循環部材を装着し、独立した複数の循環経路が形成されるボール螺子装置（例えば特許文献２参照）に適用してもよい。
【００８４】
・上記各実施形態では、本発明を、ＥＰＳ用のボール螺子装置５に適用したが、これに限らず、ＥＰＳ以外の用途に用いられるボール螺子装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、３…ラック軸、５…ボール螺子装置、１１…軸側螺子溝、１１ａ，１４ａ…底部、１２…ボール、１３…ボール螺子ナット、１４…ナット側螺子溝、１５…循環部材、１６，１７…取付孔、１９，２０…挿入部、２１…連絡部、３１，３２…繋ぎ目、３３，３４…接続部、３５，３６…開口部、５１…ベース部、５２…拡径部、５３…境目、５４…非接触部、６１…直線部、６２…湾曲部、７１…一定部、７２…徐変部、Ｄ…距離、Ｌ１…転動路、Ｌ２…還流路、Ｏ１…軸心、Ｏ２…中心、Ｒ１，Ｒ２…曲率半径、Ｔ１，Ｔ２…加工範囲、Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５…範囲。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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