(57)【要約】  【課題】  低コストでありながら、省エネを図れ、且つ所定の位置に維持しやすいボールねじ機構及び電動式パワーステアリング装置を提供する。  【解決手段】  ボールねじ機構を電動式パワーステアリング装置に用いた場合、操舵角の中立位置付近でガタが小さくなるようにすれば、中立位置の維持が容易となり、一方、操舵角が大きい領域でガタが大きくなるようにすれば、抵抗の少ない操舵が可能となり、省エネを図れ、更に厳密なガタの管理は不要である。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に外ねじ溝を形成したねじ軸と、
内周面に内ねじ溝を形成し、前記ねじ軸を包囲するナットと、
前記外ねじ溝と前記内ねじ溝との間に形成される転送路に配置された複数のボールと、を有し、
前記ナットが前記ねじ軸の第１の領域にあるときにおける前記転送路内の前記ボールのガタは、前記ナットが前記ねじ軸の前記第１の領域とは異なる第２の領域にあるときにおける前記転送路内の前記ボールのガタより小さく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】
前記第１の領域における前記ねじ軸の外径は、前記第２の領域における前記ねじ軸の外径よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ機構。
【請求項３】
前記第１の領域における前記外ねじ溝の溝深さは、前記第２の領域における前記外ねじ溝の溝深さより浅く設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のボールねじ機構。
【請求項４】
前記ボールねじ機構は、電動式パワーステアリング装置において、操舵力を伝達するために用いられており、前記ナットが前記ねじ軸に対し前記第１の位置にあるときは、操舵角が中立であるときを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のボールねじ機構。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のボールねじ機構を有することを特徴とする電動式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、ボールねじ機構に関し、特に電動式パワーステアリング装置に用いられると好適なボールねじ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
ねじ溝を有するねじ軸と、ねじ軸を包囲するナットと、ねじ軸とナットとの間に配置された複数のボールとからなり、例えばねじ軸の回転運動をナットの軸線方向運動に変換できるボールねじ機構が知られている。このようなボールねじ機構を、車輌用の電動式パワーステアリング装置に用いる場合がある。特許文献１に記載のタイプは、後輪操舵用の電動式パワーステアリング装置にボールねじ機構を用いたものであり、一方、特許文献２に記載のタイプは、前輪操舵用の電動式パワーステアリング装置にボールねじ機構を用いたものである。
【特許文献１】特開平６−１４４２８３号公報
【特許文献２】特開平９−１０４３５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、後輪操舵用の電動式パワーステアリング装置では、ステアリングホイールと後輪とが機械的に連結されていないため、後輪の正確な操舵角を制御する機能はモータの回転位置制御のみに頼らざるを得ない。しかしながら、モータを、例えば操舵中立の位置で静止させたとしても、ボールねじ機構の持つガタが比較的大きいと、後輪を中立の位置に維持することが困難となる。これに対し、ボールねじ機構のガタをなくすようにすれば、後輪を中立の位置に維持しやすくなるが、ストローク全域で抵抗が大となり、モータの消費電流が増大するため、省エネの思想に反する。更に、最適な範囲でガタを管理しようとすると、製造時の手間が増え、コストを増大させることとなる。
【０００４】
又、前輪操舵用の電動式パワーステアリング装置においても、直進安定性の向上と、省エネとを両立させたいという要請がある。
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、低コストでありながら、省エネを図れ、且つ所定の位置に維持しやすいボールねじ機構及び電動式パワーステアリング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】
本発明のボールねじ機構は、
外周面に外ねじ溝を形成したねじ軸と、
内周面に内ねじ溝を形成し、前記ねじ軸を包囲するナットと、
前記外ねじ溝と前記内ねじ溝との間に形成される転送路に配置された複数のボールと、を有し、
前記ナットが前記ねじ軸の第１の領域にあるときにおける前記転送路内の前記ボールのガタは、前記ナットが前記ねじ軸の前記第１の領域とは異なる第２の領域にあるときにおける前記転送路内の前記ボールのガタより小さく設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、前記ナットが前記ねじ軸の第１の領域にあるときにおける前記転送路内の前記ボールのガタは、前記ナットが前記ねじ軸の前記第１の領域とは異なる第２の領域にあるときにおける前記転送路内の前記ボールのガタより小さく設定されているので、例えば前記ボールねじ機構を電動式パワーステアリング装置に用いた場合、操舵角の中立位置付近で前記ナットが前記ねじ軸の第１の領域になるようにすれば、少ない又はゼロのガタにより中立位置の維持が容易となり、一方、操舵角が大きい領域で前記ナットが前記第２の領域になるようにすれば、比較的大きなガタにより抵抗の少ない操舵が可能となり、省エネを図れ、更に本発明では厳密なガタの管理は不要である。尚、このようなガタの例として、第１の領域においては、径方向ガタで０〜０．０５０ｍｍ、第２の領域においては、径方向ガタで０．０５０〜０．１３０ｍｍというように設定すると好ましい。但し、第１の領域のガタの平均値と、第２の領域のガタの平均値とが異なる場合も含む。
【０００８】
前記第１の領域における前記ねじ軸の外径は、前記第２の領域における前記ねじ軸の外径よりも大きく設定されていると好ましい。
【０００９】
前記第１の領域における前記外ねじ溝の溝深さは、前記第２の領域における前記外ねじ溝の溝深さより浅く設定されていると好ましい。
【００１０】
前記ボールねじ機構は、電動式パワーステアリング装置において、操舵力を伝達するために用いられており、前記ナットが前記ねじ軸に対し前記第１の位置にあるときは、操舵角が中立であるときを含むと好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の断面図である。図１において、ハウジング１２内に収容されたラック軸１０は、その両端を、不図示のタイロッドを介して前輪の操舵装置（図示せず）に連結している。ハウジング１２の右方部１２ａには、不図示のステアリングホイールに連結される入力軸１６が上方から挿入されており、右方部１２ａ内でラック軸１０のラック歯と噛合している。すなわち、入力軸１６の回転運動は、ラック軸１０の軸線方向運動に変換されるようになっている。
【００１２】
ハウジング１２の中央部１２ｂには、電動モータ（モータユニット）２０が配置され、それに隣接してボールねじ機構３０が配設されている。電動モータ２０は、ラック軸１０に遊嵌されたスリーブ２２と、このスリーブ２２に嵌合された円筒状の回転部材（ロータ）２４と、中央部１２ｂに固定され電磁コイル２６を含むステータ２８とから成る。スリーブ２２の一端（右端）は軸受２５により中央部１２ｂに対して回転可能に支承されている。
【００１３】
ボールねじ機構３０は、一端（右端）がスリーブ２２の他端（左端）とセレーション結合されており、中間部内周面にらせん状の内ねじ溝３４が形成され、他端（左端）が軸受３５により左方部１２ｃに対して回転可能に支承された円筒状のナット３２と、ラック軸１０の中間部に形成されたらせん状の外ねじ溝３６を有するねじ軸３８と、両ねじ溝間に介装された多数のボール４２と、ねじ溝３４、３６間で軸方向前方に進んだボール４２を後方に戻すための二本のボール戻し管（チューブ）５０とを有する。
【００１４】
ボール戻し管５０は全体的にはＵ字形状を有してナット３２の外周面に装着され、各端部の開口がナット３２に形成された貫通孔に挿入された後、隣接するねじ溝３４、３６に臨まされている。ボール戻し管（チューブ）５０を断面コ字形のチューブ押え５４で押えている。
【００１５】
図２は、ねじ軸３８の外ねじ溝３６が形成された部分を示す概略図であるが、その形状は誇張されて描かれている。図２において、ねじ軸３８の外ねじ溝３６が設けられた部位の外径は、中央の一様な第１の領域Ａと、その両側において両端側に向かうにつれて漸次外径が減少する（テーパ状の）第２の領域Ｂが設けられている。一方、外ねじ溝３６の溝深さ（ねじ軸３８の外径面から外ねじ溝３６の最奥部までの距離）は、第１の領域Ａと第２の領域Ｂとで一定である。なお、ねじ軸３８の外径を段階的に減少させてもよい。
【００１６】
本実施の形態の動作について説明する。電動モータ２０からラック軸１０に補助操舵力を加えるときは、不図示の駆動制御装置から供給された電力によりロータ２４及びスリーブ２２が一体的に回転し、スリーブ２２と一体化されたナット３２が回転する。ナット３２が回転すると、公知の動作によりボール４２を介してねじ軸３８即ちラック軸１０が軸線方向に移動する。
【００１７】
図３、４は、ナット３２とねじ軸３８との関係を示す図であるが、ねじ軸３８の形状は誇張されて描かれている。図３に示すように、操舵角が中立付近にある場合、ナット３２は、ラック軸３０の第１の領域Ａ（図２）に位置するが、第１の領域Ａでは外ねじ溝３６の外径が大きいため、ねじ溝３４，３６により形成される転送路の断面が小さくなり、ボール４２のガタが抑えられる。従って、操舵角の中立付近では、ボールねじ機構のガタがなく、モータ反転時の衝撃や異音を抑えることができると共に、直進安定性も高まる。
【００１８】
一方、図４に示すように、車輪が操舵されたときは、ナット３２は、ラック軸３０の第２の領域Ｂ（図２）へと変位するが、第２の領域Ｂでは、外ねじ溝３６の外径がより小さくなっているため、ねじ溝３４，３６により形成される転送路の断面が大きくなり、ボール４２のガタが増大する。従って、車輪が操舵された場合には、ボールねじ機構の内部抵抗が減少し、モータの消費電力を抑えることができ、小得値を図れる。
【００１９】
以上の変形例としては、ねじ軸３８の外ねじ溝３６が設けられた部位の外径を、第１の領域Ａと第２の領域Ｂとで一定とし（或いは同様に漸次変化させ）、第１の領域Ａにおける外ねじ溝３６の深さを、第２の領域Ｂより浅くしても同様な効果を得ることができる。又、用途によっては、ねじ軸中央のガタを大きくし、両側に行くに従いガタを小さくしたボールねじ機構も考えられる。
【００２０】
本実施の形態によれば、ボールねじ機構の持つ長い作動ストローク全体を小さな組立隙間にする必要がなくなり、一部のみ精密管理するだけで済む為コスト低減が望める。又、後輪操舵用の電動式パワーステアリング装置に、上述した実施の形態にかかるボールねじ機構を組み込むことで、操舵角中立付近においてガタを抑えることで、車輌の直進安定性に寄与することができる。
【００２１】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、その発明の範囲内で変更・改良が可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置の断面図である。
【図２】ねじ軸３８の外ねじ溝３６が形成された部分を示す概略図である。
【図３】ナット３２とねじ軸３８との関係を示す図である。
【図４】ナット３２とねじ軸３８との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  ラック軸
１２  ハウジング
２０  電動モータ
３０  ボールねじ機構
３８  ねじ軸
３２  ナット
４２  ボール
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005172157.tif 000005
【図４】
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