(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋状のねじ溝が設けられたねじ軸と、内周面に前記ねじ軸のねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が設けられた円筒状のナットと、前記ねじ軸と前記ナットとの間に設けられる円筒状のリテーナとを備え、互いの接触を避けるように前記リテーナに設けられたリテーナ溝により保持される複数のボールを介して、前記ねじ軸のねじ溝に前記ナットが螺合されることによって、前記ナットの回転に基づき前記ねじ軸に軸方向の力を付与するボールねじ機構において、
前記ナットは、内径が一定に設定された部位である同径部と、前記同径部に対して内径が大きく設定された部位である拡径部とを有するものであり、
前記ナットの内周面のうち、前記リテーナ溝と、前記リテーナ溝の軸方向の両側に隣接する端部とに対向する領域の、軸方向の両端部の少なくとも一方の端部には、前記拡径部が設けられており、
前記複数のボールは、前記ナットに設けられた循環路を介して前記ナットの前記ねじ溝と前記ねじ軸の前記ねじ溝により囲まれる螺旋状の空間である転動路内を無限循環するものであり、
前記リテーナ溝には、前記リテーナの軸方向から見た場合、前記リテーナの径方向の内側から外側に行くにつれて周方向の溝幅が大きくなる一対のテーパ面が設けられ、
前記一対のテーパ面は、前記複数のボールが前記転動路内を無限循環することを可能にする且つ前記リテーナの外周面と前記ナットの内周面との間に隙間を有して前記リテーナが支持されることを可能とするように、前記径方向の最も内側の溝幅が前記ボールの直径と比較して小さくなるとともに、前記径方向の最も外側の溝幅が前記ボールの直径と比較して大きくなるように設定されていることを特徴とするボールねじ機構。
【請求項２】
前記拡径部は、前記ナットの内周面のうち、前記リテーナ溝と、前記リテーナ溝の軸方向の両側に隣接する端部とに対向する領域において、前記ナットの軸方向の両端部の端面のうち近接する端面に向かって拡径するテーパ状をなす部位であるテーパ部を有するものである請求項１に記載のボールねじ機構。
【請求項３】
前記拡径部は、前記ナットの内周面にねじ溝を設けるための工具との接触を避けるための部位である第１の拡径部と、前記リテーナとの接触を避けるための部位であって、前記第１の拡径部とは異なる内径に設定された部位である第２の拡径部のうち、少なくとも前記第２の拡径部を含むものである請求項２に記載のボールねじ機構。
【請求項４】
前記第１の拡径部は、前記ナットの軸方向の端部の端面に隣接して設けられ、
前記第２の拡径部は、前記第１の拡径部に隣接して設けられるものであって、前記ナットの内周面の隣り合うねじ溝の間の突起部分であるねじ山を含んで構成されるものであり、
前記第２の拡径部のテーパ部は、前記ねじ山の頂点の内径が前記近接する端面に向かって拡径するように形成されるものであり、
前記第２の拡径部のテーパ部のテーパ角は、前記第１の拡径部のテーパ部のテーパ角と比較して小さく設定されている請求項３に記載のボールねじ機構。
【請求項５】
前記拡径部は、前記ナットの内周面のうち、前記リテーナ溝と、前記リテーナ溝の軸方向の両側に隣接する端部とに対向する領域の、軸方向の両端部にそれぞれ設けられている請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載のボールねじ機構。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載のボールねじ機構と、
回転運動することによって、前記ナットに回転力を付与するモータと、を備え、
前記ねじ軸は、軸方向に往復移動するとともに当該往復移動に応じて転舵される転舵輪が両端に接続されてなる転舵軸であり、
前記ボールねじ機構は、前記モータの回転運動を前記転舵軸の前記軸方向の往復移動に変換することによって、前記転舵輪を転舵させるステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじ機構及びステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
外周面に螺旋状のねじ溝が設けられたねじ軸と、ねじ軸のねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が設けられたナットとを備え、ねじ軸のねじ溝に複数のボールを介してナットが螺合されることによって、ナットの回転に基づきねじ軸に軸方向の力を付与するボールねじ機構がある。この種のボールねじ機構は、モータの回転運動をラックシャフト等の転舵軸の直線運動に変換することにより、転舵輪を転舵させるステアリング装置に用いられる（例えば、特許文献１や特許文献２）。
【０００３】
特許文献１に記載のボールねじ機構では、ねじ溝を設けるための工具との接触を避けるためのテーパ部を、軸方向の両端部に設けるようにしたナットが用いられている。また、特許文献２に記載のボールねじ機構では、ラックシャフトとナットとの間に、隣り合うボール同士の互いの接触を避けるためのリテーナが設けられている。このリテーナは、ボールを保持するためのリテーナ溝を有しており、リテーナ溝にボールを保持する場合、当該ボールの径方向外側への移動を許容するとともに、径方向内側への移動を規制するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１８６９４９号公報
【特許文献２】特許第５１２００４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、上記特許文献２に記載のリテーナにおいて、リテーナやボール、ねじ軸及びナットのねじ溝の公差を考慮して、リテーナ溝とボールとの間にいくらかの隙間を有するように寸法を設定することが考えられる。この場合、リテーナは、径方向へのいくらかの移動が許容されるようになる。これにより、リテーナがナットに対して傾くことも想定され、最悪の場合にはリテーナの軸方向の端部とナットの軸方向の端部とが接触する可能性がある。このような課題は、上記特許文献１に記載のように、ねじ溝を設けるための工具との接触を避けるためのテーパ部を設けるようにしたナットを用いるボールねじ機構において、リテーナを設ける場合も同様に存在する。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、リテーナとナットとの接触及び摩擦が抑えられるボールねじ機構及びステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するボールねじ機構は、外周面に螺旋状のねじ溝が設けられたねじ軸と、内周面にねじ軸のねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が設けられた円筒状のナットと、ねじ軸とナットとの間に設けられる円筒状のリテーナとを備え、互いの接触を避けるようにリテーナに設けられたリテーナ溝により保持される複数のボールを介して、ねじ軸のねじ溝にナットが螺合されることによって、ナットの回転に基づきねじ軸に軸方向の力を付与するものである。このボールねじ機構において、ナットは、内径が一定に設定された部位である同径部と、同径部に対して内径が大きく設定された部位である拡径部とを有するものであり、ナットの内周面のうち、リテーナ溝と、リテーナ溝の軸方向の両側に隣接する端部とに対向する領域の、軸方向の両端部の少なくとも一方の端部には、拡径部が設けられるようにしている。
【０００８】
ここで、リテーナやボール、ねじ軸及びナットのねじ溝の公差を考慮して、リテーナ溝とボールとの間にいくらかの隙間を有するように寸法が設定されることでリテーナがナットに対して傾くことが想定される。この場合には、リテーナの軸方向の端部とナットの軸方向の端部とが径方向において近付いて接触してしまう可能性がある。
【０００９】
上記構成によれば、リテーナの軸方向の端部とナットの軸方向の端部とが近付いたとしても、ナットの拡径部が設けられる側の端部においては、リテーナの軸方向の端部との接触が抑えられるようになる。これにより、リテーナとナットとの接触及び摩擦を抑えることができ、ひいてはナットの摩擦トルクの低減を図ることができる。
【００１０】
具体的に、上記拡径部は、ナットの内周面のうち、リテーナ溝と、リテーナ溝の軸方向の両側に隣接する端部とに対向する領域において、ナットの軸方向の両端部の端面のうち近接する端面に向かって拡径するテーパ状をなす部位であるテーパ部を有するものである。この構成によれば、リテーナとナットとの接触を抑える作用を生じさせるための、リテーナの長さ等の仕様の制限を緩めることができる。
【００１１】
また、上記拡径部は、ナットの内周面にねじ溝を設けるための工具との接触を避けるための部位である第１の拡径部と、リテーナとの接触を避けるための部位であって、第１の拡径部とは異なる内径に設定された部位である第２の拡径部のうち、少なくとも第２の拡径部を含むものである。
【００１２】
上記構成によれば、リテーナの軸方向の端部とナットの軸方向の端部とが近付いたとしても、ナットの拡径部、すなわち第２の拡径部が設けられる側の端部においては、リテーナの軸方向の端部との接触が抑えられるようになる。これにより、ナットの内周面にねじ溝を設けるための工具との接触を回避しつつ、リテーナとナットとの接触及び摩擦を抑えることができる。
【００１３】
上記ボールねじ機構において、第１の拡径部は、ナットの軸方向の端部の端面に隣接して設けられ、第２の拡径部は、第１の拡径部に隣接して設けられるものであって、ナットの内周面の隣り合うねじ溝の間の突起部分であるねじ山を含んで構成されるものであり、第２の拡径部のテーパ部は、ねじ山の頂点の内径が近接する端面に向かって拡径するように形成されるものであり、第２の拡径部のテーパ部のテーパ角は、第１の拡径部のテーパ部のテーパ角と比較して小さく設定されていることが望ましい。
【００１４】
上記構成の場合、第２の拡径部のねじ山のナットの径方向の高さは、同径部のねじ山と比較して低くなる。なお、ナットの回転に基づきねじ軸に軸方向の力を付与する場合、ナットのねじ溝のねじ山には、ボールに付与する負荷に対する応力が作用する。そのため、第２の拡径部のねじ山では、同径部のねじ山と比較してナットの径方向の高さが低い分、ボールに付与する負荷に対する応力を受け止める面積が減る。その結果、第２の拡径部のねじ山に作用する応力が高まる。
【００１５】
ただし、上記構成によれば、第２の拡径部のテーパ角を第１の拡径部のテーパ角と比較して小さく設定することによって、第２の拡径部を構成するねじ山のナットの径方向の高さの変化割合を第１の拡径部を軸方向に延長する場合と比較して小さくすることができる。これにより、第２の拡径部のねじ山について、ボールに付与する負荷によるねじ山の応力のばらつきを抑えることができ、当該応力が極端に大きくなる部位を存在し難くすることができる。したがって、ナットの耐久性、すなわちボールねじ機構の耐久性を犠牲にすることなく、リテーナとナットとの接触を抑える作用を生じさせることができる。
【００１６】
また、上記ボールねじ機構において、拡径部は、ナットの内周面のうち、リテーナ溝と、リテーナ溝の軸方向の両側に隣接する端部とに対向する領域の、軸方向の両端部にそれぞれ設けられていることが望ましい。
【００１７】
上記構成によれば、リテーナの軸方向の端部の一部とナットの軸方向の端部の一部とが近付いたとしても、ナットの軸方向の両端部において、リテーナの軸方向の端部との接触が抑えられるようになる。これにより、リテーナとナットとの接触をより好適に抑えることができ、ひいてはリテーナとナットとの摩擦をより好適に低減することができる。
【００１８】
また、上述のボールねじ機構と、回転運動することによって、ナットに回転力を付与するモータとを備え、ねじ軸は、軸方向に往復移動するとともに当該往復移動に応じて転舵される転舵輪が両端に接続されてなる転舵軸であり、ボールねじ機構は、モータの回転運動を転舵軸の軸方向の往復移動に変換することによって、転舵輪を転舵させるステアリング装置に具体化することもできる。
【００１９】
上記構成によれば、リテーナとナットとの接触を抑えることによって、こうした接触が操舵感に与える影響を抑えることができる。また、このようにリテーナとナットとの接触を抑えることができる場合、当該接触による音の発生が抑えられるようになり、ステアリング装置の静粛性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、リテーナとナットとの接触及び摩擦を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】電動パワーステアリング装置についてその概略構成を示す構成図。
【図２】電動パワーステアリング装置についてそのアシスト機構の概略構成を示す断面図。
【図３】アシスト機構についてそのリテーナの概略構成を示す構成図。
【図４】（ａ），（ｂ）は、図３におけるリテーナの一部について、図３のＩＶ−ＩＶ線断面構造を示す断面図。
【図５】ナットについてその断面構造を示す図。
【図６】（ａ），（ｂ）は、リテーナがナットに対して傾いている状態を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、ボールねじ機構及びステアリング装置の一実施形態を説明する。本実施形態のステアリング装置は、ベルト式減速機構を介してモータの回転運動をボールねじ機構に伝達し、モータの回転運動をラックシャフトの直線運動に変換することにより、ユーザーのステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という）である。
【００２３】
図１に示すように、ＥＰＳ１は、ユーザーのステアリングホイール１０の操作に基づいて転舵輪１５を転舵させる操舵機構２、及びユーザーのステアリング操作を補助するアシスト機構３を備えている。
【００２４】
操舵機構２は、ステアリングホイール１０及びステアリングホイール１０と一体回転するステアリングシャフト１１を備えている。ステアリングシャフト１１は、ステアリングホイール１０と連結されたコラムシャフト１１ａと、コラムシャフト１１ａの下端部に連結されたインターミディエイトシャフト１１ｂと、インターミディエイトシャフト１１ｂの下端部に連結されたピニオンシャフト１１ｃとを有している。ピニオンシャフト１１ｃの下端部は、ラックアンドピニオン機構１３を介して転舵軸としてのラックシャフト１２に連結されている。したがって、ステアリングシャフト１１の回転運動は、ピニオンシャフト１１ｃ及びラックシャフト１２からなるラックアンドピニオン機構１３を介してラックシャフト１２の軸方向（図１の左右方向）の往復直線運動に変換される。当該往復直線運動が、ラックシャフト１２の両端にそれぞれ連結されたタイロッド１４を介して、左右の転舵輪１５にそれぞれ伝達されることにより、転舵輪１５の転舵角が変化する。本実施形態において、ラックシャフト１２はねじ軸の一例である。
【００２５】
以下の説明において、「軸方向」はラックシャフト１２の軸長方向を意味し、「径方向」は「軸方向」に直交する方向を意味する。
アシスト機構３は、ラックシャフト１２の周囲に設けられている。アシスト機構３は、アシスト力の発生源であるモータ２０と、ラックシャフト１２の周囲に一体的に取り付けられたボールねじ機構３０と、モータ２０の回転軸２１の回転力をボールねじ機構３０に伝達するベルト式減速機構（以下、「減速機構」という）４０とを有している。アシスト機構３は、モータ２０の回転軸２１の回転力を減速機構４０及びボールねじ機構３０を介して、ラックシャフト１２を軸方向に往復直線運動させる力に変換する。このラックシャフト１２に付与される軸方向の力がアシスト力となり、ユーザーのステアリング操作を補助する。
【００２６】
ボールねじ機構３０、減速機構４０、ピニオンシャフト１１ｃ、及びラックシャフト１２は、ラックシャフト１２の軸方向に沿って延びるハウジング１６により覆われている。ハウジング１６は、減速機構４０の付近で軸方向に分割された第１ハウジング１６ａ及び第２ハウジング１６ｂを連結することにより構成されている。各ハウジング１６ａ，１６ｂは、ラックシャフト１２の延びる方向に対して交わる方向（図中の下方）へ突出している。第２ハウジング１６ｂの外壁（図中の右側壁）には、貫通孔２２が設けられている。モータ２０の回転軸２１は、貫通孔２２を通じて第２ハウジング１６ｂの内部に伸びている。モータ２０は、第２ハウジング１６ｂに設けられたフランジ部１７及びモータ２０に設けられたフランジ部２４をボルト２３により連結することで、第２ハウジング１６ｂに固定されている。回転軸２１は、ラックシャフト１２に対して平行である。
【００２７】
次に、アシスト機構３について詳細に説明する。
図２に示すように、ボールねじ機構３０は、ラックシャフト１２に複数のボール３２を介して螺合する円筒状のナット３１を備えている。ラックシャフト１２の外周面には、螺旋状のねじ溝１２ａが設けられている。ナット３１の内周面には、ラックシャフト１２のねじ溝１２ａに対応する螺旋状のねじ溝３３が設けられている。ナット３１のねじ溝３３とラックシャフト１２のねじ溝１２ａにより囲まれる螺旋状の空間は、ボール３２が転動する転動路Ｒとして機能する。また、図示しないが、ナット３１には転動路Ｒの２箇所に開口して、当該２箇所の開口を短絡する循環路が設けられている。したがって、ボール３２は、ナット３１内の循環路を介して転動路Ｒ内を無限循環することができる。なお、転動路Ｒには、例えば、グリース等の潤滑剤が塗布されて、ボール３２が転動する際の摩擦抵抗等が低減されている。なお、ラックシャフト１２やナット３１は、鋼等の鉄合金からなり、ボール３２は、軸受鋼等の鋼球である。
【００２８】
減速機構４０は、モータ２０の回転軸２１に一体的に取り付けられた駆動プーリ４１、ナット３１の外周に一体的に取り付けられた従動プーリ４２、及び駆動プーリ４１と従動プーリ４２との間に巻き掛けられたベルト４３を備えている。ベルト４３は、芯線を含むゴム製の歯付きベルトである。また、駆動プーリ４１及び従動プーリ４２は、歯付きプーリである。
【００２９】
従動プーリ４２は、円筒状の軸受４４を介して第１ハウジング１６ａの内周面に対して回転可能に支持されている。例えば、軸受４４は、複列アンギュラ玉軸受（一般的で汎用性のある形式の軸受）である。軸受４４は、規定回数だけ繰り返し負荷されても故障しないと推定される力（定格荷重）が作用しても、継続して使用できる程度の負荷能力を有している。
【００３０】
従動プーリ４２の外周面には、ラックアンドピニオン機構１３とは反対側から順に、止め輪４５、ロックナット４６、軸受４４が軸方向に並んで設けられている。止め輪４５は、従動プーリ４２の外周面において、従動プーリ４２のラックアンドピニオン機構１３側と反対側の端部にあるフランジ部に嵌め込まれている。ロックナット４６の内周面には、ねじ溝４７と螺合するねじ溝４８が設けられている。ロックナット４６は、従動プーリ４２の外周面において、従動プーリ４２のラックアンドピニオン機構１３側と反対側の端部にあるフランジ部に嵌め込まれている止め輪４５によって、従動プーリ４２からの抜け落ちが防止されている。軸受４４の内輪は、従動プーリ４２の外周面において、従動プーリ４２の径方向外側に突出するフランジ部４２ａと、ロックナット４６との間に挟まれることにより固定されている。軸受４４の外輪は、その外輪の軸方向両側に設けられる固定部材４９を介して第１ハウジング１６ａと第２ハウジング１６ｂとの間に挟まれることにより固定されている。
【００３１】
従動プーリ４２の内周面には、ラックアンドピニオン機構１３側とは反対側から順に、ナット３１、ロックスクリュー３４が軸方向に並んで設けられている。ロックスクリュー３４の外周面には、ねじ溝３５と螺合するねじ溝３６が設けられている。ナット３１は、従動プーリ４２の内周面において、従動プーリ４２の径方向内側に突出するフランジ部４２ｂと、ロックスクリュー３４との間に挟まれることにより固定されている。ナット３１の径方向外側に突出するフランジ状端部３１ａは、従動プーリ４２の内周面において、ラックアンドピニオン機構１３側に壁面を有する段差部４２ｃと当接している。ナット３１のフランジ状端部３１ａと反対側の軸端部３１ｂは、従動プーリ４２の内周面において、上記フランジ部４２ｂと当接している。これにより、ナット３１は、従動プーリ４２に対して軸方向、径方向、及び軸回りの回転方向に固定されている。
【００３２】
したがって、モータ２０の回転軸２１が回転すると、回転軸２１と一体となって駆動プーリ４１が回転する。駆動プーリ４１の回転は、ベルト４３を介して従動プーリ４２に伝達される。これにより、従動プーリ４２はナット３１と一体に回転する。ナット３１はラックシャフト１２に対して相対回転するため、ナット３１とラックシャフト１２との間に介在される複数のボール３２は双方から負荷を受けて転動路Ｒ内を無限循環する。ボール３２が転動路Ｒ内を転動することにより、ナット３１に付与されたトルクがラックシャフト１２の軸方向に付与される力に変換される。このため、ラックシャフト１２はナット３１に対して軸方向に移動する。このラックシャフト１２に付与される軸方向の力がアシスト力となり、ユーザーのステアリング操作を補助する。ラックシャフト１２の外周面と、ナット３１の内周面との間には、複数のボール３２の互いの接触を避けるように保持するリテーナ５０が設けられている。
【００３３】
次に、リテーナ５０について詳しく説明する。
図２及び図３に示すように、リテーナ５０は、樹脂製であって、軸方向に沿って延びる円筒状をなしている。リテーナ５０の軸方向の一方側の端部には、径方向外側に突出する鍔部５１が設けられている。鍔部５１は、リテーナ５０の周方向に沿って連続的に設けられている。リテーナ５０の軸方向の長さは、鍔部５１が設けられている側の端部がナット３１のフランジ状端部３１ａから軸方向に突出しないとともに、鍔部５１が設けられている側と反対側の端部がナット３１の軸端部３１ｂから軸方向に突出しない長さに設定されている。そして、リテーナ５０は、鍔部５１をナット３１のフランジ状端部３１ａとロックスクリュー３４との間に配置することで、軸方向の移動が規制されている。
【００３４】
リテーナ５０には、当該リテーナ５０を径方向に貫通するリテーナ溝５２が、リテーナ５０の周方向に等間隔を空けて複数（本実施形態では、１６本）設けられている。各リテーナ溝５２は、リテーナ５０の軸方向に沿って延びるとともに、ナット３１のねじ溝３３（転動路Ｒ）が延びる方向と直交するようにリテーナ５０の軸方向に対して所定角度傾斜されている。
【００３５】
ここで、リテーナ溝５２の構成についてさらに詳しく説明する。
図４（ａ），（ｂ）に示すように、各リテーナ溝５２には、リテーナ５０の軸方向から見た場合、径方向内側から径方向外側に行くにつれてリテーナ５０の周方向の溝幅が大きくなるテーパ状をなす一対のテーパ面５２ａ，５２ｂがそれぞれ設けられている。なお、一対のテーパ面５２ａ，５２ｂは、リテーナ溝５２の外郭をなしており、当該リテーナ溝５２の軸方向の両端部において、それぞれ連結されている。各リテーナ溝５２に設けられている一対のテーパ面５２ａ，５２ｂのテーパ角θｒは、径方向の最も内側の溝幅Ｗａがボール３２の直径と比較して小さくなるとともに、径方向の最も外側の溝幅Ｗｂがボール３２の直径と比較して大きくなる角度に設定されている。
【００３６】
図３及び図４（ａ），（ｂ）に示すように、各リテーナ溝５２には、所定個数ずつのボール３２がリテーナ５０の軸方向に等間隔を空けて配置される。この等間隔は、ナット３１の内周面の隣り合うねじ溝３３の間隔、所謂、ピッチに相当する。また、複数のボール３２は、リテーナ５０の周方向において、等間隔（各リテーナ溝５２が設けられる間隔）を空けて配置される。これにより、複数のボール３２は、各リテーナ溝５２に配置されることによって、他のいずれのボール３２とも接触が避けられるように保持される。この場合、複数のボール３２は、リテーナ５０の径方向外側への移動が許容される一方、リテーナ５０の径方向内側への移動が規制される。
【００３７】
なお、テーパ角θｒ及び各溝幅Ｗａ，Ｗｂは、複数のボール３２を介して、ラックシャフト１２のねじ溝１２ａにナット３１が螺合される場合に、リテーナ５０やボール３２、ラックシャフト１２及びナット３１のねじ溝１２ａ，３３の公差を考慮して、リテーナ溝５２とボール３２との間にいくらかの隙間を有するように寸法が設定されている。この場合、リテーナ５０は、径方向へのいくらかの移動、すなわちナット３１に対して近接又は離間する方向へのいくらかの移動が許容されるようになっている。
【００３８】
例えば、図３の紙面の上下方向の下方向を重力が作用する方向として、アシスト機構３が搭載される場合、図４（ｂ）に示すように、紙面の下方向では、リテーナ５０が自重により紙面の下方向にあるボール３２側に移動し、リテーナ溝５２に設けられている一対のテーパ面５２ａ，５２ｂが当該ボール３２に当接している状態である。この場合、リテーナ５０が紙面の下方向にあるボール３２との間に隙間を有さない状態である。
【００３９】
これに対して、図４（ａ）に示すように、紙面の上方向では、リテーナ５０が自重により紙面の下方向にあるボール３２側に移動する分、リテーナ溝５２に設けられている一対のテーパ面５２ａ，５２ｂが紙面の上方向にあるボール３２に対して径方向内側に離間している状態である。この場合、リテーナ５０が紙面の上方向にあるボール３２との間にいくらかの隙間を有する状態である。
【００４０】
なお、図４（ａ），（ｂ）に図示する以外の部分では、リテーナ溝５２に設けられている一対のテーパ面５２ａ，５２ｂがボール３２に当接している状態とボール３２に対して径方向内側に離間している状態とが混在している。
【００４１】
このように、リテーナ５０は、各リテーナ溝５２に複数のボール３２を保持することによって、少なくとも紙面の上方向にあるボール３２との間にいくらかの隙間を有する状態で、少なくとも紙面の下方向にあるボール３２により径方向に支持される。また、リテーナ５０の内周面及び外周面は、ラックシャフト１２等、ＥＰＳ１を構成する部品の静止状態において、ラックシャフト１２及びナット３１の何れとも接触しないように、それぞれとの間に隙間を有して支持される。この場合、リテーナ５０がボール３２との間に有する隙間と、リテーナ５０の内周面及び外周面がラックシャフト１２及びナット３１の間に有する隙間とによって、リテーナ５０の軸方向の端部の一部とナット３１の軸方向の端部の一部とが径方向において近付くように、リテーナ５０がナット３１に対して傾くことが想定される。ただし、本実施形態のナット３１には、リテーナ５０がナット３１に対して傾いたとしても、これらの接触を抑えることのできる構成が設けられている。
【００４２】
以下、リテーナ５０がナット３１に対して傾いたとしても、これらの接触を抑えるためにナット３１に設けられている構成について詳しく説明する。
図５に示すように、ナット３１は、ナット３１の径方向から見た場合、内径が一定に設定された部位である同径部６０と、同径部６０に対して内径が大きく設定された部位である一対の拡径部７０，８０とを有している。一対の拡径部７０，８０は、同径部６０の軸方向の両側に設けられており、ナット３１のフランジ状端部３１ａ側に当該フランジ状端部３１ａを含むように拡径部７０が設けられ、ナット３１の軸端部３１ｂ側に当該軸端部３１ｂを含むように拡径部８０が設けられている。なお、ナット３１の内径は、ナット３１の内周面に設けられているねじ山３３ａの頂点の内径である。各拡径部７０，８０の内周面は、ナット３１の軸方向の両端部の端面のうち、近接する端面に行くにつれて内径が大きくなるように拡径するテーパ状をなす部位を有している。
【００４３】
拡径部７０は、フランジ状端部３１ａの端面に隣接して設けられる第１の拡径部７１と、第１の拡径部７１に隣接して設けられる第２の拡径部７２とを有している。第１の拡径部７１は、フランジ状端部３１ａの端面から同径をなし、途中からナット３１の軸方向に対する傾斜角θａ、すなわちテーパ角２θａ（θａの２倍）に設定されるテーパ状をなすテーパ部７１ａを有している。第２の拡径部７２は、ナット３１の軸方向に対する傾斜角θｂ、すなわちテーパ角２θｂ（θｂの２倍）に設定されるテーパ状をなすテーパ部７２ａを有している。第２の拡径部７２のテーパ部７２ａのテーパ角２θｂ（傾斜角θｂ）は、第１の拡径部７１のテーパ部７１ａのテーパ角２θａ（傾斜角θａ）と比較して小さく設定されている。これにより、拡径部７０の内周面は、内径の変化割合であるナット３１の軸方向に対する傾斜角、すなわちテーパ角が２段階（第１の拡径部７１の１段階と、第２の拡径部７２の１段階と）に設定されているとともに、フランジ状端部３１ａ側の傾斜が大きくなるように設定されている。
【００４４】
また、拡径部８０は、軸端部３１ｂの端面に隣接して設けられる第１の拡径部８１と、第１の拡径部８１に隣接して設けられる第２の拡径部８２とを有している。第１の拡径部８１は、軸端部３１ｂの端面から同径をなし、途中からナット３１の軸方向に対する傾斜角θｃ、すなわちテーパ角２θｃ（θｃの２倍）に設定されるテーパ状をなすテーパ部８１ａを有している。なお、本実施形態の傾斜角θｃは、傾斜角θａと異なる角度に設定されている。第２の拡径部８２は、ナット３１の軸方向に対する傾斜角θｄ、すなわちテーパ角２θｄ（θｄの２倍）に設定されるテーパ状をなすテーパ部８２ａを有している。なお、本実施形態の傾斜角θｄは、傾斜角θｂと同一角度に設定されている。第２の拡径部８２のテーパ部８２ａのテーパ角２θｄ（傾斜角θｄ）は、第１の拡径部８１のテーパ部８１ａのテーパ角２θｃ（傾斜角θｃ）と比較して小さく設定されている。これにより、拡径部８０の内周面は、内径の変化割合であるナット３１の軸方向に対する傾斜角、すなわちテーパ角が２段階（第１の拡径部８１の１段階と、第２の拡径部８２の１段階と）に設定されているとともに、軸端部３１ｂ側の傾斜が大きくなるように設定されている。
【００４５】
各拡径部７０，８０は、ラックシャフト１２の外周面とナット３１の内周面との間にリテーナ５０が配置される場合に、ナット３１の内周面のうち、リテーナ溝５２と、リテーナ溝５２の軸方向の両側に隣接する端部とに対向する領域の、軸方向の両端部３１ａ，３１ｂに設けられている。
【００４６】
具体的に、各第１の拡径部７１、８１は、ナット３１の内周面のうち、近接する端部の端面からナット３１のねじ山３３ａが設けられていない領域Ｓ１の間で設けられている。特にナット３１の軸端部３１ｂ側に設けられる第１の拡径部８１は、ラックシャフト１２の外周面とナット３１の内周面との間にリテーナ５０が配置される場合に、ナット３１の内周面のうち、リテーナ溝５２と、リテーナ溝５２の軸方向の両側に隣接する端部とに対向しない、すなわちリテーナ５０が設けられていない領域の間で設けられている。ナット３１のねじ山３３ａが設けられていない領域は、ナット３１にねじ溝３３を設けるように加工する際に、当該加工のために用いる切削工具の一部が入り込む部位である。例えば、切削工具は、工作機械の主軸に取り付けられる取付部位と、ねじ溝３３を切削する切削部位とを有する棒状をなし、取付部位と切削部位との間には、当該取付部位から当該切削部位に行くにつれて外径が小さくなるように縮径するテーパ部を有するものである。
【００４７】
そして、各第１の拡径部７１，８１（各テーパ部７１ａ，８１ａ）の各傾斜角θａ，θｃは、テーパ部を有する上記切削工具がナット３１の軸方向の両端から内周に入り込んだとしても、当該切削工具との接触を避けることができる大きさの角度に設定されている。なお、上記切削工具との接触を避けることができる大きさの角度は、上記切削工具のテーパ部のテーパ角や形状等を考慮して、経験的に求められる大きさに設定される。本実施形態では、ナット３１の軸方向の両端にそれぞれ異なる切削工具が入り込むことを想定しているため、各第１の拡径部７１，８１（各テーパ部７１ａ，８１ａ）の各傾斜角θａ，θｃや形状を異ならせている。
【００４８】
また、各第２の拡径部７２，８２は、ナット３１の内周面のうち、複数のボール３２を介して、ラックシャフト１２のねじ溝１２ａにナット３１が螺合される場合に、ナット３１のねじ山３３ａが設けられている領域であって、ボール３２が配置されない領域の間で設けられている。
【００４９】
例えば、図３及び図５に示すように、各第２の拡径部７２，８２は、ナット３１の内周面のうち、ボール３２が配置される領域の軸方向の端を通りナット３１の軸方向に対して垂直に延びる線を境界線Ｌ１，Ｌ２とする場合、これら境界線Ｌ１，Ｌ２から近接する端部の端面に向かって各第１の拡径部７１，８１に達する領域Ｓ２の間で設けられている。なお、同径部６０は、ナット３１の内周面のうち、ナット３１のねじ山３３ａが設けられている領域であって、複数のボール３２を介して、ラックシャフト１２のねじ溝１２ａにナット３１が螺合される場合に、ボール３２が配置される領域Ｓ０の間で設けられている。
【００５０】
また、図５の拡大図に二点鎖線で示すように、各第２の拡径部７２，８２は、同径部６０がナット３１の軸方向の全体に延びる場合と比較して、ナット３１の複数列（本実施形態では２列程度）のねじ山３３ａの各頂点が低く設定されている。各第２の拡径部７２，８２では、ナット３１にねじ溝３３が切削された後に現れるねじ山３３ａの頂点が、径方向外側にさらに切削されてなる。
【００５１】
そして、各第２の拡径部７２，８２（各テーパ部７２ａ，８２ａ）の各傾斜角θｂ，θｄは、リテーナ５０の軸方向の端部の一部とナット３１の軸方向の端部の一部とが近付くように、リテーナ５０がナット３１に対して傾いたとしても、当該リテーナ５０との接触を避けることができる大きさの角度に設定されている。なお、リテーナ５０との接触を避けることができる大きさの角度は、リテーナ５０の軸方向の長さ、リテーナ５０がボール３２との間に有する隙間、リテーナ５０の内周面及び外周面がラックシャフト１２及びナット３１の間に有する隙間から幾何学的に決まる角度に、若干の余裕を加えて設定される。
【００５２】
以上に説明した本実施形態によれば、以下に示す作用及び効果を奏する。
（１）図２や図３に示すように、リテーナ５０がナット３１に対して傾いていない場合、リテーナ５０の外周面は、ナット３１との間に隙間を有する。
【００５３】
これに対し、リテーナ５０がナット３１に対して傾く場合、リテーナ５０とナット３１との間において、リテーナ５０の軸方向の端部とナット３１の軸方向の端部とが近付く部位が現れる。
【００５４】
例えば、図６（ａ），（ｂ）に示すように、リテーナ５０がナット３１に対して傾く場合、ナット３１の各第２の拡径部７２，８２においては、同径部６０に対して各テーパ角２θｂ，２θｄを有してねじ山３３ａの頂点が削られている領域（図中、網掛けで示す）まで、リテーナ５０の軸方向の端部付近の外周面が進入することができる。なお、図６（ａ），（ｂ）では、説明の便宜上、ナット３１やリテーナ５０を簡素化して表している。この場合、同径部６０に対して各テーパ角２θｂ，２θｄを有してねじ山３３ａの頂点が削られている領域では、リテーナ５０の軸方向の端部とナット３１の軸方向の端部との接触が回避される。
【００５５】
すなわち、本実施形態によれば、リテーナ５０の軸方向の端部とナット３１の軸方向の端部とが近付いたとしても、ナット３１の各拡径部７０，８０、すなわち各第２の拡径部７２，８２においては、リテーナ５０の軸方向の端部との接触が抑えられるようになる。これは、ナット３１の内周面にねじ溝３３を設けるための上記切削工具との接触を回避することのできる各第１の拡径部７１，８１においても同様である。これにより、ナット３１の内周面にねじ溝３３を設けるための上記切削工具との接触を回避しつつ、リテーナ５０とナット３１との接触及び摩擦を抑えることができ、ひいてはナット３１の摩擦トルクの低減を図ることができる。
【００５６】
なお、リテーナ５０とナット３１との摩擦の低減を図ることができる場合、鉄合金からなるナット３１と比較して摩耗しやすい樹脂からなるリテーナ５０の摩耗を抑えることができ、リテーナ５０の耐久性、ひいてはボールねじ機構３０の耐久性の向上を図ることができる。
【００５７】
（２）各第１の拡径部７１，８１及び各第２の拡径部７２，８２は、ナット３１の軸方向の両端部の端面のうち、近接する端面に向かって拡径するテーパ状をなす部位である各テーパ部７１ａ，８１ａを有している。
【００５８】
この場合、図６（ａ），（ｂ）に示したように、リテーナ５０がナット３１に対して傾く場合、ナット３１の各第２の拡径部７２，８２においては、例えば、リテーナ５０の軸方向の端部をさらに長く延ばしたり、逆に短くしたりしたとしても、リテーナ５０の軸方向の端部とナット３１の軸方向の端部との接触が抑えられる。
【００５９】
すなわち、本実施形態によれば、ナット３１の内周面にねじ溝３３を設けるための上記切削工具との接触を回避しつつ、リテーナ５０とナット３１との接触を抑える作用を生じさせるための、リテーナ５０の長さ等の仕様の制限を緩めることができる。
【００６０】
（３）図５に示したように、各第２の拡径部７２，８２のねじ山３３ａのナット３１の径方向の高さは、同径部６０のねじ山３３ａと比較して低くなる。なお、ナット３１の回転に基づきラックシャフト１２に軸方向の力を付与する場合、ナット３１のねじ溝３３のねじ山３３ａには、ボール３２に付与する負荷に対する応力を受け止める面積が減る。その結果、各第２の拡径部７２，８２のねじ山３３ａに作用する応力が高まる。
【００６１】
ただし、本実施形態によれば、各テーパ角２θｂ，２θｄを各テーパ角２θａ，２θｃと比較して小さく設定することによって、各第２の拡径部７２，８２を構成するねじ山３３ａのナット３１の径方向の高さの変化割合を各第１の拡径部７１，８１を軸方向に延長する場合と比較して小さくすることができる。これにより、各第２の拡径部７２，８２のねじ山３３ａについて、ボール３２に付与する負荷によるねじ山３３ａの応力のばらつきを抑えることができ、当該応力が極端に大きくなる部位を存在し難くすることができる。したがって、ナット３１の耐久性、すなわちボールねじ機構３０の耐久性を犠牲にすることなく、リテーナ５０とナット３１との接触を抑える作用を生じさせることができる。
【００６２】
なお、本実施形態において、各第２の拡径部７２，８２は、ボール３２が配置されない領域Ｓ２の間で設けられている。しかし、各第２の拡径部７２，８２は、境界線Ｌ１，Ｌ２に隣接するねじ山３３ａ（図５の断面の手前側に存在するねじ山３３ａ）において、当該境界線Ｌ１，Ｌ２側でボール３２と当接している可能性がある。この場合には、同径部６０のねじ山３３ａと比較して低い各第２の拡径部７２，８２のねじ山３３ａであっても、ボール３２に付与する負荷による応力の高まりを抑えることができる。
【００６３】
（４）リテーナ５０の軸方向の両端部には、各拡径部７０，８０、すなわち各第２の拡径部７２，８２がそれぞれ設けられているので、リテーナ５０の軸方向の端部の一部とナット３１の軸方向の端部の一部とが近付いたとしても、ナット３１の軸方向の両端部において、リテーナ５０の軸方向の端部とナット３１の軸方向の端部との接触が抑えられるようになる。これにより、リテーナ５０とナット３１との接触をより好適に抑えることができ、ひいてはリテーナ５０とナット３１との摩擦をより好適に低減することができる。
【００６４】
（５）本実施形態のボールねじ機構３０を備えたＥＰＳ１によれば、リテーナ５０とナット３１との接触を抑えることによって、こうした接触が操舵感に与える影響を抑えることができる。また、このようにリテーナ５０とナット３１との接触を抑えることができる場合、当該接触による音の発生が抑えられるようになり、ＥＰＳ１の静粛性を向上させることができる。
【００６５】
なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・各拡径部７０，８０は、少なくともいずれかが設けられていればよく、例えば、ナット３１のフランジ状端部３１ａ側において、拡径部７０を設けないようにしてもよい。
【００６６】
・各第１の拡径部７１，８１及び各第２の拡径部７２，８２では、各傾斜角、すなわち各テーパ角の大きさを適宜変更することができる。例えば、各テーパ角の間では、テーパ角２θａ及びテーパ角２θｂの関係や、テーパ角２θａ及びテーパ角２θｃの関係や、テーパ角２θｂ及びテーパ角２θｄの関係や、テーパ角２θｃ及びテーパ角２θｄの関係を変更してもよい。
【００６７】
・ナット３１では、各第２の拡径部７２，８２を設ける領域Ｓ２を適宜変更することができる。例えば、各第２の拡径部７２，８２は、各第１の拡径部７１，８１と同様、ナット３１のねじ山３３ａが設けられていない領域の間で設けられるようにしてもよい。また、各第２の拡径部７２，８２は、ボール３２が配置される領域で設けられるようにしてもよいし、図５で示した境界線Ｌ１，Ｌ２から近接する端部の端面側にずれた位置から設けられるようにしてもよい。なお、各第２の拡径部７２，８２がボール３２が配置される領域で設けられる場合には、上記実施形態の作用及び効果（３）をより好適に発揮させることができる。
【００６８】
・ナット３１において、各第１の拡径部７１，８１は、各第２の拡径部７２，８２と同様、ナット３１のねじ山３３ａが設けられている領域を含むようにしてもよい。
・各拡径部７０，８０では、少なくとも何れかにおいて第２の拡径部が設けられていればよく、各第１の拡径部７１，８１の少なくとも何れかを設けないようにしてもよい。
【００６９】
・各拡径部７０，８０は、同一形状をなしていてもよい。また、各拡径部７０，８０では、テーパ角を２段階や３段階以上有するように構成してもよい。
・各拡径部７０，８０は、同径部６０と比較して内径が大きく設定されていればよく、テーパ状をなす部位を有していなくてもよい。例えば、各拡径部７０，８０は、途中に同径の部位を含んで構成することもできるし、内径の異なる同径の部位を組み合わせることにより当該内径がステップ状に変化するように構成することもできる。
【００７０】
・各拡径部７０，８０は、少なくとも各第２の拡径部７２，８２を有していればよく、各第１の拡径部７１，８１については必須の構成ではない。なお、第１の拡径部７１，８１については、同径の部位として構成すればよい。この場合であっても、各第２の拡径部７２，８２が設けられる側の端部においては、リテーナ５０の軸方向の端部との接触が抑えられるようになり、リテーナ５０とナット３１との接触及び摩擦を抑えることができる。
【００７１】
・リテーナ５０では、長さ等の仕様を適宜変更してもよい。例えば、リテーナ５０の長さは、鍔部５１と反対側の端部がナット３１の第１の拡径部８１に達していてもよい。この場合であっても、上記実施形態と同様の作用及び効果を奏することができる。また、リテーナ５０では、鍔部５１を設けないようにしてもよい。この場合、ナット３１の内周に止め輪を付加して、リテーナ５０の軸方向の移動を規制することによって、上記実施形態に準じた作用及び効果を奏することができる。また、リテーナ５０は、金属製や複合材料製であってもよい。
【００７２】
・ナット３１は、軸受４４により直接支持されるものであってもよい。この場合、ナット３１の外周面には、軸受４４の他、従動プーリ４２が固定される。この構成であっても、上記実施形態に準じた作用及び効果を奏することができる。
【００７３】
・ボールねじ機構３０は、回転運動を直線運動に変換する機構を備える装置であれば、ステアリング装置以外の装置として、例えば、工作機械や顕微鏡等に適用することができる。
【００７４】
・上記実施形態は、ＥＰＳ１に具体化したが、これに限られない。例えば、ステアバイワイヤ（ＳＢＷ）方式のステアリング装置に適用してもよい。また、ステアバイワイヤ方式に限らず、後輪操舵装置や４輪操舵装置（４ＷＳ）に具体化してもよい。なお、ステアバイワイヤ方式に具体化する場合、ラックを有するラックシャフト１２に限らず、ラックを有さないシャフトを転舵軸として採用してもよい。この場合、例えば、ボールねじ機構３０を用いることにより、転舵軸としての上記シャフトに転舵力を付与する。
【符号の説明】
【００７５】
１…ＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）、２…操舵機構、３…アシスト機構、１２…ラックシャフト、１２ａ…ねじ溝、１５…転舵輪、２０…モータ、３０…ボールねじ機構、３１…ナット、３１ａ…フランジ状端部、３１ｂ…軸端部、３２…ボール、３３…ねじ溝、３３ａ…ねじ山、５０…リテーナ、５２…リテーナ溝、６０…同径部、７０，８０…拡径部、７１，８１…第１の拡径部、７１ａ，８１ａ…テーパ部、７２，８２…第２の拡径部、７２ａ，８２ａ…テーパ部、θａ，θｂ，θｃ，θｄ…傾斜角、２θａ，２θｂ，２θｃ，２θｄ…テーパ角、Ｌ１，Ｌ２…境界線、Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２…領域。
【図１】
0006728974.tif 000002
【図２】
0006728974.tif 000003
【図３】
0006728974.tif 000004
【図４】
0006728974.tif 000005
【図５】
0006728974.tif 000006
【図６】
0006728974.tif 000007