(57)【要約】【課題】大きな推力に効率良く対応できるリニアアクチュエータの提供を課題とする。【解決手段】上記課題は、外周面に螺旋溝を形成したねじ軸と、ねじ軸の螺旋溝に接触して転動する複数のローラと、複数のローラを螺旋上に配列させて回転できるように支持するケージとを有し、複数のローラが、右推力用としてねじ軸の左フランク面に接触するように配置した複数のローラと、左推力用としてねじ軸の右フランク面に接触するように配置した複数のローラとを含むことにより、解決できる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋溝を形成したねじ軸と、
前記ねじ軸の螺旋溝に接触して転動する複数のローラと、
前記複数のローラを螺旋上に配列させて回転できるように支持するケージと、を有し、
前記複数のローラは、第１方向の推力用として前記ねじ軸の一方のフランク面に接触するように配置した複数のローラと、第２方向の推力用として前記ねじ軸の他方のフランク面に接触するように配置した複数のローラと、を含んでいる、
ことを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載のリニアアクチュエータにおいて、
前記ケージにはオルダム継手を介してモータが接続されており、
前記ケージは前記ねじ軸方向の移動を制限し、かつ前記ケージをねじ軸周りに回転することで前記ねじ軸を直動させる、
ことを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項３】
請求項１に記載のリニアアクチュエータにおいて、
前記ケージは、第１方向推力用として前記ねじ軸の一方のフランク面に接触するように配置した複数のローラを備える第１方向推力ケージと、第２方向推力用として前記ねじ軸の他方のフランク面に接触するように配置した複数のローラを備える第２方向推力ケージとに分割されて形成されている、
ことを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項４】
請求項３に記載のリニアアクチュエータにおいて、
前記第１方向推力ケージには第１方向に押圧を加える予圧機構が備えられ、
前記第２方向推力ケージには第２方向に押圧を加える予圧機構が備えられている、
ことを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項５】
請求項４に記載のリニアアクチュエータにおいて、
前記予圧機構の押圧力は前記ケージの外径寸法が小さい位置に加えられる、
ことを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項６】
ステアリングハンドルに連結した操舵軸と、
前記ステアリングハンドルから入力する操舵トルクを検出するトルクセンサと、
操舵軸の回転運動を直線運動に変換するラックアンドピニオン機構と、
運転者の操舵力をアシストし、転舵車輪を転舵させるリニアアクチュエータと、を有し、
前記リニアアクチュエータは、
前記ラックアンドピニオン機構のラックロッドに接続し外周面に螺旋溝を形成したねじ軸と、
前記ねじ軸の螺旋溝に接触して転動する複数のローラと、
前記複数のローラを螺旋上に配列させて回転できるように支持するケージと、を有しており、
前記複数のローラは、右推力用として前記ねじ軸の左フランク面に接触するように配置した複数のローラと、左推力用として前記ねじ軸の右フランク面に接触するように配置した複数のローラと、を含んでいる、
ことを特徴とした車両用ステアリング装置。
【請求項７】
請求項６に記載の車両用ステアリング装置において、
前記リニアアクチュエータの前記ケージにはオルダム継手を介してモータが接続されており、
前記ケージは前記ねじ軸方向の移動を制限し、かつ前記ケージをねじ軸周りに回転することにより、前記ねじ軸を直動させてラックロッドを直動させる、
ことを特徴とする車両用ステアリング装置。
【請求項８】
請求項６に記載の車両用ステアリング装置において、
前記ケージは、右推力用として前記ねじ軸の左フランク面に接触するように配置した複数のローラを備える右推力ケージと、左推力用として前記ねじ軸の右フランク面に接触するように配置した複数のローラを備える左推力ケージとに分割されて形成されている、
ことを特徴とする車両用ステアリング装置。
【請求項９】
請求項８に記載の車両用ステアリング装置において、
前記右推力ケージには右方向に押圧を加える予圧機構が備えられ、
前記左推力ケージには左方向に押圧を加える予圧機構が備えられている、
ことを特徴とする車両用ステアリング装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の車両用ステアリング装置において、
前記予圧機構の押圧力は前記ケージの外径寸法が小さい位置に加えられる、
ことを特徴とする車両用ステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転運動を直線運動に変換するリニアアクチュエータ及びそれを備えた車両用ステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転運動を直線運動に変換するリニアアクチュエータは、ねじ軸に中空ねじ部材を噛み合わせた構造体であり、中空ねじ部材に左回り或いは右回りの回転動力を与えて中空ねじ部材を左回り或いは右回りに回転させ、ねじ軸を左方向或いは右方向に直線移動させることにより、与えた回転動力を直線動力に変換する動力変換機構である。この動力変換にあたっては、ねじ軸の外周表面に形成されたねじと中空ねじ部材の内周表面に形成されたねじとの間に大きな荷重が働き、ねじ軸と中空ねじ部材との間に生じる摩擦が大きくなる。このようなことから、回転運動を直線運動に変換するリニアアクチュエータでは、ねじ軸のねじと中空ねじ部材のねじとの間に多数のボール状部材を配置し、そのボール状部材を循環させてねじ軸と中空ねじ部材とを転がり接触させ、ねじ軸と中空ねじ部材との間に生じる摩擦を低減している。このようなリニアアクチュエータはボールねじ式と呼ばれ、例えば特許文献１に開示されているように、車両のステアリング装置に採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１６５０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ボールねじ式のリニアアクチュエータでは、ねじ軸のねじと中空ねじ部材のねじとの間に配置された多数のボール状部材を滑らかに循環させる必要がある。もし、ボール状部材が滑らかに循環しなくなると、ねじ軸とボール状部材との間及び中空ねじ部材とボール状部材との間にすべり摩擦が発生してボール状部材の摩擦係数が大きくなり、動力の伝達効率が低下する。さらに、ボール状部材にすべり摩擦が一旦発生すると、ボール状部材の転動面が荒れはじめ、この荒れが更なるすべり摩擦を誘発し、ボール状部材の転動面の更なる荒れ及びこれによるすべり摩擦の更なる誘発が繰り返され、動力伝達性能が低下する。
【０００５】
このようなことから、ボールねじ式のリニアアクチュエータでは、ねじ軸のねじと中空ねじ部材のねじとの間に配置された多数のボール状部材を滑らかに循環させるために、ボール状部材を循環させるための手段を備えている。また、ボールねじ式のリニアアクチュエータでは、ボール状部材の循環状態を常に良好な状態を保持するために、ボール状部材の戻り経路の最適設計，ボール状部材，中空ねじ部材に形成されたねじ、及びねじ軸に形成されたねじの形状寸法の高精度化を図っている。このため、ボールねじ式のリニアアクチュエータではコストが高い。
【０００６】
また、ボールねじ式のリニアアクチュエータでは、ねじ軸のねじと中空ねじ部材のねじとの間に配置されるボール状部材の数によって最大出力が決まる。従って、大きな直動力が必要な場合にはボール状部材の数を増やせばよい。しかし、その反面、ボール状部材の数が増えることによって、ボール状部材の戻り経路の更なる最適設計，ボール状部材，中空ねじ部材に形成されたねじ、及びねじ軸に形成されたねじの形状寸法の更なる高精度化が必要になり、コストが更に高くなる。このため、ボール状部材の数の上限には限度がある。
【０００７】
このようなことから、ボールねじ式のリニアアクチュエータの動力伝達には実用上の上限が現われ、大きな推力が要求される機器への適用は不向きである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
代表的な本発明の一つは、大きな推力を発生させることができるリニアアクチュエータを提供する。
【０００９】
また、代表的な本発明の一つは、上記リニアアクチュエータを備えた車両用ステアリング装置を提供する。
【００１０】
ここに、代表的な本発明の一つは、外周面に螺旋溝を形成したねじ軸と、ねじ軸の螺旋溝に接触して転動する複数のローラと、複数のローラを螺旋上に配列させて回転できるように支持するケージとを有し、複数のローラが、右推力用としてねじ軸の左フランク面に接触するように配置した複数のローラと、左推力用としてねじ軸の右フランク面に接触するように配置した複数のローラとを含んでいることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
代表的な本発明の一つによれば、大きな推力を発生させることができるリニアアクチュエータを提供できる。
【００１２】
また、代表的な本発明の一つによれば、上記リニアアクチュエータを備えたステアリング装置を提供できる。
【００１３】
以上のように、大きな推力を発生させることができるリニアアクチュエータを備えた車両用ステアリング装置は、大型車のステアリング装置の電動化、これによる省エネルギー化を図る上で大変有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施例であるリニアアクチュエータを搭載した車両用ステアリング装置の構成を示す構成図。
【図２】図１のリニアアクチュエータの構成を示す構成図。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図。
【図４】図３のＢ−Ｂ矢視断面図。
【図５】図４のケージ及びローラ部組の部分を拡大した拡大図。
【図６】図２のオルダム継手の構造を示す構造図。
【図７】図２のローラ部組の部分を拡大した拡大図。
【図８】図７のローラ部組及び揺動ピンの外観を示す外観図。
【図９】図７のＣ−Ｃ矢視断面図であり、ローラ部組とねじ軸との接触状態を示す。
【図１０】図９のローラ部組の外観を示す外観図。
【図１１】図２のリニアアクチュエータの自動調心機能を説明するための説明図。
【図１２】本発明の第２実施例であるリニアアクチュエータの構成を示す構成図。
【図１３】図１２を図４と同方向から観た矢視断面図。
【図１４】図２１のケージ連結部の構造を示す分解構造図。
【図１５】本発明の第３実施例であるリニアアクチュエータの構成を示す構成図。
【図１６】図１５を図４と同方向から観た矢視断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００１６】
以下に説明する実施例では、本発明を、自動車のステアリング装置に適用した場合を例に挙げて説明する。
【００１７】
以下に説明する実施例の構成は、建設機械、例えばバケット，アーム，ブームを備えたショベルにおいて、バケット，アーム，ブームのそれぞれを回転動力によって直動させる場合に用いられるアクチュエータや、産業機械、例えば荷物を上げ下ろしする爪を備えたフォークリフトトラックにおいて、爪を回転動力によって上下に直動させる場合に用いられるアクチュエータ、さらには、製造機器、例えば射出成形機に用いられるアクチュエータにも適用できる。
【実施例１】
【００１８】
本発明の第１実施例を図１乃至図１１に基づいて説明する。
【００１９】
まず、図１を用いて、車両用ステアリング装置の構成について説明する。
【００２０】
車両用ステアリング装置１は、運転者がステアリングハンドル２を操舵して転舵車輪３を転舵する際、転舵アクチュエータ７の駆動力により運転者の操舵力をアシストする装置である。これにより、運転者は小さな力で操舵できるようになる。
【００２１】
尚、図１に示す車両用ステアリング装置は、いわゆるラックアシストタイプの電動パワーステアリング装置である。
【００２２】
車両用ステアリング装置１は、運転者が握り、車両を進ませたい方向に操舵を行うステアリングハンドル２と、ステアリングハンドル２に連結した操舵軸４と、ステアリングハンドル２から入力する操舵トルクを検出するトルクセンサ５と、操舵軸４の回転運動を直線運動に変換するラックアンドピニオン機構７と、運転者の操舵力をアシストし、転舵車輪３を転舵させる転舵アクチュエータ６と、ラックアンドピニオン機構７および転舵アクチュエータ６に接続され転舵車輪３の向きを変えるタイロッドおよびナックルアームからなるリンク機構８とからなる。
【００２３】
トルクセンサ５は、操舵軸４のねじれ角を検出することにより操舵軸４に作用するトルクを検出するものである。
【００２４】
転舵アクチュエータ６は、トルクセンサ５で検出したトルクに応じてアシスト力の大きさと力を加える方向を変化させる。これにより、運転者は小さな力でステアリングハンドル２を操舵できるようになる。
【００２５】
ラックアンドピニオン機構７は、ピニオン９とラックロッド１０からなり、ピニオン９は操舵軸４に接続されている。ラックロッド１０の一端はリンク機構８に接続されており、他端は転舵アクチュエータ６に接続されている。ピニオン９とラックロッド１０には、お互いが噛み合うように歯が形成されているため、ピニオン９が回転することによりラックロッド１０が直動する。また、ラックロッド１０は、図示しない直動軸受により保持され、軸方向には移動可動であるが回転しないようにしている。
【００２６】
尚、トルクセンサ５とラックアンドピニオン機構７と転舵アクチュエータ６は、図示しないケースに収められている。
【００２７】
次に、図２〜図１１を用いて、車両用ステアリング装置１の転舵アクチュエータ６として用いられるリニアアクチュエータ２０の構成について説明する。
【００２８】
図２に示すように、リニアアクチュエータ２０は、台形状断面の螺旋溝が外周に形成されたねじ軸２１と、そのねじ軸２１が貫通するケージ２２と、ケージ２２に装着された６個のローラ部組２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆと、リニアアクチュエータ２０の動力源であるモータ２４と、ケージ２２とモータ２４とを接続するオルダム継手２５と、ケージ２２の軸方向の移動を制限するスラスト軸受３２とからなる。
【００２９】
台形状断面の螺旋溝が外周に形成されたねじ軸２１は、一端がラックロッド１０に他端がリンク機構８に接続されている。上記のようにラックロッド１０は回転しないようにしているので、ねじ軸２１も軸方向に移動可能であるが、回転しない。このねじ軸２１は、ラックロッド１０と一体に加工しても良いし、別々に製作し接続してもよい。
【００３０】
尚、図３では、ローラ部組２３ａ，２３ｂ，２３ｃは見えているが、ローラ部組２３ｄ，２３ｅ，２３ｆは見えていない。しかし、図２のＡ−Ａ断面を反対側から見たとき、ローラ部組２３ｄ，２３ｅ，２３ｆは、図３に示すローラ部組２３ａ，２３ｂ，２３ｃと同様の状態にある。このため、本実施例では、図２のＡ−Ａ断面を反対側から見たときの図面を省略し、ローラ部組２３ｄ，２３ｅ，２３ｆのぞれぞれの符号を、図３に示すローラ部組２３ａ，２３ｂ，２３ｃの符号に対応させて括弧書きとした。
【００３１】
図２のＡ−Ａ断面の左側にあるローラ部組２３ａ，２３ｂ，２３ｃのローラ２６の転動面２６ｃは、ねじ軸２１の左フランク面２１ｂと接触して転動し、ねじ軸２１を右方向に移動させる力が作用する。ローラ部組２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、円周方向には１２０°の角度の間隔で、軸方向にはねじ軸２１のリードの約三分の１の間隔で配置されているものとする。
【００３２】
図２のＡ−Ａ断面の右側にあるローラ部組２３ｄ，２３ｅ，２３ｆのローラ２６の転動面２６ｃは、ねじ軸２１の右フランク面２１ａと接触して転動し、ねじ軸２１を左方向に移動させる力が作用する。ローラ部組２３ｄ，２３ｅ，２３ｆも同様に、円周方向には１２０°の角度の間隔で、軸方向にはねじ軸２１のリードの約三分の１の間隔で配置されているものとする。
【００３３】
図４及び図５に示すように、ケージ２２の内周部にはねじ軸２１のねじ山に対向して雌ねじ部が形成してある。その雌ねじ部は、ローラ部組２３ａ，２３ｂ，２３ｃのローラ２６の転動面２６ｃがねじ軸２１の左フランク面２１ｂとが接触した状態で、右フランク面２１ａとの隙間が十分大きくなるようにしている。また、ローラ部組２３ｄ，２３ｅ，２３ｆのローラ２６の転動面２６ｃが右フランク面２１ａとが接触した状態で、左フランク面２１ｂとの隙間が十分大きくなるようにしている。
【００３４】
モータ２４は、モータステータ３３と、モータロータ３４と、モータロータ３４を支持しモータロータ３４が滑らかに回転するようにする図示しない軸受とからなる。モータステータ３３は、図示しないケースに固定されている。モータロータ３４は、中空構造になっており、ねじ軸２１が接触することなく挿入されている。また、モータロータ３４は、オルダム継手２５と接続しており、モータロータ３４のオルダム継手２５側には凸部が設けられている。
【００３５】
オルダム継手２５は、図６に示すように、ケージ接続部３５と中間接続部３６とからなり、ケージ２２とモータロータ３４を接続する。中間接続部３６はモータロータ３４とケージ接続部３５の間に配置され、平行な両接触面には、図６に示すように、互いに直角な凹溝３７がある。この凹溝３７に対応するケージ接続部３５，モータロータ３４には凸部があり、中間接続部３６の凹溝３７に嵌め合わせる。このようにすることにより、ケージ接続部３５がモータロータ３４の軸に直角な平面内を移動できるようになる。ケージ２２とモータ２４の接続をこのような構成にするのは、モータ２４に対するケージ２２の軸方向ずれを許容するためである。これにより、部品の寸法誤差によるローラ２６とねじ軸２１の接触位置ずれによるケージ２２の位置ずれを許容できる。
【００３６】
スラスト軸受３２は、ケージ２２の両端に接するように配置し、ケージ２２に接触していない面を図示しないケースにねじ軸２１方向に移動しないように設ける。これにより、ケージ２２のねじ軸２１周りの回転を円滑にし、接触抵抗を抑えることができる。
【００３７】
以上のように、右推力用にローラ部組２３ａ，２３ｂ，２３ｃ（右推力用モータ部組３０）を左推力用にローラ部組２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ（左推力用モータ部組３１）を配置することにより、ねじ軸２１に双方向に推力を発生することができる。従って、本実施例のリニアアクチュエータ２０は、車両用ステアリング装置１のように双方向の駆動が必要な転舵アクチュエータ６として適用できる。
【００３８】
次に、ねじ軸２１，ケージ２２，ローラ部組２３の詳細な構成を、ローラ部組２３ｄを例に挙げて説明する。以下に説明する構成は、ローラ部組２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｅ，２３ｆについても同様である。
【００３９】
ローラ部組２３ｄは、図７に示すように、ローラ２６と円錐ころ軸受２７とローラホルダ２８から構成されている。ローラ部組２３ｄは、図８に示す２本の揺動ピン２９を介してケージ２２に装着されている。２本の揺動ピン２９の中心軸は同軸に配置されており、この結果、ローラ部組２３ｄはケージ２２に対して２本の揺動ピン２９の共通軸周りに揺動が可能である。図５に示すように、ケージ２２とローラ部組２３ｄとの間には隙間が確保されており、ローラ部組２３ｄの揺動動作で両者が干渉するのを回避できる構成となっている。
【００４０】
但し、図７に示すケージ２２の２面幅寸法Ｗ１と図８に示すローラホルダ２８の２面幅寸法Ｗ２はそれぞれある程度高精度に加工されており、それらの間の隙間量を小さく管理してローラ部組２３ｄのケージ２２に対する揺動軸方向の位置が大きく変化しないようにしてある。
【００４１】
ローラ２６の回転中心軸Ｄは、図９中に一点鎖線で示しており、図７におけるＣ−Ｃ断面内にある。図７のＣ−Ｃ断面は、ねじ軸２１の右フランク面２１ａのほぼ中央部を通るリード角γの螺旋とねじ軸２１の中心軸を含む紙面に垂直な平面との交点Ｐ１を含み、ねじ軸２１の中心軸とγの角度で交差する直線を持つ平面である。
【００４２】
図８は、ローラ部組２３ｄと揺動ピン２９のみを示している。図８中には、ねじ軸中心線とＣ−Ｃ断面も示す。揺動ピン２９はローラホルダ２８に同軸に形成された２箇所の揺動ピン穴２８ａに１個ずつ嵌入され、揺動ピン２９の中心軸周りにローラ部組２３ｄが揺動するようにしている。また、揺動ピン２９の中心軸が、Ｃ−Ｃ断面に直交するように、ケージ２２の揺動ピン穴２２ａを設けている。ケージ２２の揺動ピン穴２２ａは、ローラ部組２３ｄに２箇所を設けている。
【００４３】
揺動ピン２９はケージ２２の揺動ピン穴２２ａとローラホルダ２８の揺動ピン穴２８ａの両方にまたがって嵌入されており、ケージ２２に対するローラ部組２３ｄの揺動軸になると同時に、そこに発生するせん断応力によってケージ２２とローラ部組２３ｄ間の荷重を伝達する。
【００４４】
図９に図７のＣ−Ｃ断面によるねじ軸２１とローラ部組２３ｄの断面図を示す。上述のようにローラ２６の回転中心軸Ｄはこの断面図内にある。台形状のねじ溝における右側の右フランク面２１ａとローラ２６の円錐状の転動面２６ａは線接触している。厳密には右フランク面２１ａ上の各点を通る螺旋のリード角は一定ではない。点Ｐ１以外の点を通る螺旋と転動面２６ａとの接点は、螺旋のリード角とγとの差に応じて図９の紙面上から紙面直角方向に偏位する。しかし、ここではそれらの紙面上からの偏位量は小さいとして、右フランク面２１ａと転動面２６ａは線接触しているものとする。
【００４５】
図９の一点鎖線で示すローラ２６の回転中心軸Ｄは、ねじ軸２１の外周方向に向かって転動面２６ａと右フランク面２１ａが接触するように傾斜している。これにより、ローラ２６の端面２６ｂは、転動面２６ａが接触しているねじ山の隣のねじ山（図９においては右隣のねじ山）との干渉を避ける方向に傾斜するので、隣のねじ山を跨ぐようにしてローラ２６を配置することができる。このため、右フランク面２１ａとの接触部である転動面２６ａの曲率半径を大きくすることができ、確実に線接触させることができる。また、接触部に発生するヘルツ面圧を大幅かつ確実に低減できるので、フレーキング寿命を延ばすことができる。尚、ローラ２６の端面２６ｂは、凹面に形成されており、これも隣のねじ山との干渉を避け転動面２６ａの曲率半径を大きくすることに寄与している。
【００４６】
ねじ軸２１の螺旋溝は中心に向かって溝幅の小さくなる断面の螺旋溝になっており、そのフランク面に接触して転動するローラ２６の転動面２６ａはローラ２６の回転中心軸Ｄに沿って内周方向に向かうにしたがって軸直角断面の円径が減少する略円錐側面形状になっている。このため、右フランク面２１ａ上の外周側にあって転動距離の大きな螺旋上を円錐状の転動面２６ａの大きな径の部分が転動し、右フランク面２１ａ上の内周側にあって転動距離の小さな螺旋上を転動面２６ａの小さな径の部分が転動するようにすることができる。すなわち、線接触部の全ての点において局部的なすべりも微小に抑えることができ、上記長寿命と同時に高効率も実現することができる。
【００４７】
図１０には、図９におけるローラ部組２３ｄを同じ方向から見た外観図を示す。ローラホルダ２８に同軸に形成された２箇所の揺動ピン穴２８ａの中心は、図９，図１０に示す点Ｐ２である。この点Ｐ２は、図９に示すように右フランク面２１ａのほぼ中央部にある点Ｐ１を通り、右フランク面２１ａに垂直な線上に配置されている。
【００４８】
図１１は、右フランク面２１ａと転動面２６ａとが寸法誤差などによって平行にならず、ねじ軸２１の外周側で片当たりが生じている状態を示している。この時、右フランク面２１ａから転動面２６ａに作用する接触力Ｆ１は、エッジ部における点Ｐ３から右フランク面２１ａの断面輪郭に垂直に描かれた矢印として表される。この接触力Ｆ１は、揺動軸である点Ｐ２から偏位した位置を通るので揺動軸点Ｐ２周りにモーメントＭ１を発生させるが、このモーメントＭ１によってローラ部組２３ｄ全体が時計回転方向に回転し、右フランク面２１ａと転動面２６ａがねじ軸２１の内周側でより近接する状態に移行する。図１１のように極端な片当たり状態でなくても、右フランク面２１ａと転動面２６ａとの接触力の合力が点Ｐ１よりも外周側にあればモーメントＭ１と同方向のモーメントが発生し、ローラ部組２３ｄの全体が接触力の合力を内周側に移動させる方向に自動的に回転する。
【００４９】
図１１とは、逆にねじ軸２１の内周側で片当たりが生じている場合には、ローラ部組２３ｄの全体が接触力の合力を外周側に移動させる方向に自動的に回転する。また、右フランク面２１ａと転動面２６ａとの接触力の合力の作用位置が右フランク面２１ａのほぼ中央の点Ｐ１にある場合には、点Ｐ２周りのモーメントを発生させない。すなわち、ローラ部組２３ｄの姿勢は安定しそのままの状態を維持する。以上のように、ローラ部組２３ｄは自動的にケージ２２に対して揺動して右フランク面２１ａと転動面２６ａとを最大接触面圧の小さい線接触状態にする機能を有していることが分かる。以上のように、上記では１つのローラ部組２３ｄについて説明したが、他のローラ部組２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｅ，２３ｆも同様である。
【００５０】
次に、リニアアクチュエータ２０の動作を説明する。
【００５１】
モータ２４を動作させるとモータ２４の動力がオルダム継手２５を介してケージ２２に伝達される。そして、ケージ２２がねじ軸２１の周りを回転し、これに保持されているローラ部組２３がねじ軸２１の周りを公転する。そうすると、各ローラ部組２３に収められたローラ２６の転動面２６ａは、ねじ軸２１の右フランク面２１ａまたは左フランク２１ｂに接触しているため、そこから受ける力によって自転される。ケージ２２はスラスト軸受３２を介して図示しないケースによってねじ軸２１方向の動きを制限されており、ねじ軸２１はラックロッド１０によって回転しないようにしているので、ケージ２２のねじ軸２１周りの回転により、ねじ軸２１は軸方向に移動する。このようにねじ軸２１に推力が作用する際、その反力がねじ軸２１の軸方向に現われるが、この反力は最終的にはねじ軸の右フランク面２１ａまたは左フランク面２１ｂとローラ２６の転動面２６ａの接触箇所にかかる。
【実施例２】
【００５２】
本発明の第２実施例を図１２及び図１３に基づいて説明する。
【００５３】
図１２に示すリニアアクチュエータ２０は、図２に示すリニアアクチュエータ２０とケージ２２を２つに分割した点が異なる。リニアアクチュエータ２０は、台形状断面の螺旋溝が外周に形成されたねじ軸２１と、そのねじ軸２１が貫通し右推力用ローラ部組３０を備える右推力用ケージ３８と、左推力用ローラ部組３１を備える左推力用ケージ３８と、右推力用ケージ３８に装着された３個のローラ部組２３ａ，２３ｂ，２３ｃと、左推力用ケージ３９に装着された３個のローラ部組２３ｄ，２３ｅ，２３ｆと、リニアアクチュエータ２０の動力源であるモータ２４と、右推力用ケージ３８とモータ２４を接続するオルダム継手２５と、右推力用ケージ３８と左推力用ケージ３９を接続するケージ連結部４０と、ケージ２２の軸方向の移動を制限するスラスト軸受３２からなる。
【００５４】
３個のローラ部組２３ａ，２３ｂ，２３ｃが設置された右推力用ケージ３８は、一方をモータ２４にオルダム継手２５を介して接続し、他方をケージ連結部４０に接続する。３個のローラ部組２３ｄ，２３ｅ，２３ｆが設置された左推力用ケージ３９は、一方をケージ連結部４０に接続している。
【００５５】
尚、右推力用ケージ３８及び左推力用ケージ３９は上記のようにそれぞれ３個のローラ部組を有しているが、ケージに設置したローラ２６全てがねじ軸２１に接触するためである。同一のリニアアクチュエータ２０の推力に対してローラ２６に作用する荷重を低減するためにはローラ２６の個数を増やすのがよいが、全てのローラ２６が確実に接触するのは３個だからである。
【００５６】
ケージ連結部４０は、図１４に示すように第１連結部４１と、第２連結部４２と、圧縮ばね４３とからなる。第１連結部４１は凸部４４を４個持ち、第２連結部４２は凸部４４が挿入される穴を設けている。第１連結部４１の凸部４４と第２連結部４２の穴は、第１連結部４１と第２連結部４２がねじ軸２１方向に円滑に移動するように嵌め合い寸法を設定している。また、第１連結部４１と第２連結部４２の間には、圧縮ばね４３が挿入されており、第１連結部４１と第２連結部４２が互いに離れる方向に移動するようにしている。このケージ連結部４０により右推力用ケージ３８は左方向に、左推力用ケージ３９は右方向に押し付けられるようになるので、ねじ軸２１とローラ２６が確実に接触するようになる。これにより部品の寸法誤差によるがたの影響をなくすことができる。
【００５７】
尚、上記のように第１連結部４１と第２連結部４２は、第１連結部４１の凸部４４と第２連結部４２の穴で嵌め合わされているので、回転方向のがたは抑えることができる。このようにがたを回避できるということは、車両用ステアリング装置１においては、ステアリングハンドル２を切っても操舵輪がまったく反応しないという不感帯の存在が回避できることを意味し、操舵フィーリングの改善に寄与することができる。
【００５８】
また、ケージ連結部４０は、同様の効果が得られれば、上記以外の構成であっても構わない。
【００５９】
右推力用ケージ３８と左推力用ケージ３９のケージ連結部４０側でない端部は、スラスト軸受３２を介して図示しないケースに接触するようにしている。これにより、右推力用ケージ３８と左推力用ケージ３９のねじ軸２１方向の移動を制限している。
【００６０】
尚、上記以外の機能、構成及び動作は、第１の実施例と同様であることから、その説明を省略する。
【実施例３】
【００６１】
本発明の第３実施例を図１５及び図１６に基づいて説明する。
【００６２】
図１５に示すリニアアクチュエータ２０は、図２に示すリニアアクチュエータ２０とはケージ２２を２つに分割し、モータ２４の両端にケージを設置した点が異なる。リニアアクチュエータ２０は、台形状断面の螺旋溝が外周に形成されたねじ軸２１と、そのねじ軸２１が貫通し右推力用ローラ部組３０を備える右推力用ケージ３８と、左推力用ローラ部組３１を備える左推力用ケージ３９と、右推力用ケージ３８に装着された３個のローラ部組２３ａ，２３ｂ，２３ｃと、左推力用ケージ３９に装着された３個のローラ部組２３ｄ，２３ｅ，２３ｆと、リニアアクチュエータ２０の動力源であり、２つの出力軸を持つモータ２４と、右推力用ケージ３８及び左推力用ケージ３９とモータ２４を接続するオルダム継手２５と、右推力用ケージ３８と左推力用ケージ３９をモータ２４方向に押圧する皿ばね４５と、ケージ２２の軸方向の移動を制限するスラスト軸受３２と、皿ばね４６と右推力用ケージ３８及び左推力用ケージ３９の摩擦力を軽減するスラスト軸受４６とからなる。
【００６３】
モータ２４のモータロータ３４は、両端にオルダム継手２５を介して右推力用ケージ３８または左推力用ケージ３９と接続できるように、凸部が設けられている。
【００６４】
また、皿ばね４５により、右推力用ケージ３８は右方向に、左推力用ケージ３９は左方向に押し付けられるようになるので、ねじ軸２１とローラ２６が確実に接触するようになる。これにより部品の寸法誤差によるがたの影響をなくすことができる。なお、皿ばね４５と右推力用ケージ３８，左推力用ケージ３９間の摩擦力を軽減するため、右推力用ケージ３８及び左推力用ケージ３９には径方向の寸法が小さい位置にスラスト軸受４６を介して接触するようにしている。皿ばね４５は、同様の効果が得られれば圧縮ばね等であっても構わない。
【００６５】
スラスト軸受３２は、右推力用ケージ３８及び左推力用ケージ３９が所定位置以上にモータ２４方向に移動しないように制限するものであり、図示しないケースに固定されている。
【００６６】
尚、上記以外の機能，構成及び動作は、第１の実施例と同様であることから、その説明を省略する。
【００６７】
〔変形例〕
以上説明した第１乃至第３実施例では、モータ２４をケージ２２に接続し、ケージ２２を回転させることでねじ軸２１を直動させているが、モータ２４をねじ軸２１に接続し、ねじ軸２１を回転させることでケージ２２を直動させてもよい。但し、この場合にはリニアアクチュエータ２０の外径寸法が大きくなるので、装置のスペースにゆとりがある場合に適用できる。
【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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