(57)【要約】【課題】  ボールをスムーズに循環させて運転者に与える違和感を抑制可能なパワーステアリング装置を提供すること。【解決手段】  本発明のパワーステアリング装置では、ボールねじ機構に基準ボールとスペーサボールとを有し、スペーサボールは、基準ボールとの組み合わせである所定の配列パターンが繰り返されるように配置され、ボール循環溝一周の範囲においてスペーサボールが三個以上含まれ、かつ、基準ボール数に対するスペーサボール数の比が二分の一以下となるように設けた。【選択図】  図１２
2017109624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールの回転に伴い軸方向移動することにより転舵輪を転舵させる転舵軸と、
前記転舵軸の外周側に設けられ、螺旋状の溝形状を有する転舵軸側ボールねじ溝と、
前記転舵軸を包囲するように環状に形成された本体部を備え、前記転舵軸に対し回転自在に設けられたナットと、
前記ナットの内周側に設けられ、螺旋状の溝形状を有し、前記転舵軸側ボールねじ溝と共に螺旋状のボール循環溝を構成するナット側ボールねじ溝と、
前記ボール循環溝内おいて移動可能に設けられ、基準ボールと、前記基準ボールよりも小さい直径を有するスペーサボールと、を有する複数のボールと、
前記ボール循環溝の一端側と他端側とを接続し、前記複数のボールを前記ボール循環溝の一端側から他端側または他端側から一端側へ循環させる循環機構と、
前記ナットを回転駆動し、前記ナットの回転が前記転舵軸の軸方向運動に変換されることにより前記転舵軸に操舵力を付与する電動モータと、
前記ナットに設けられたナット側プーリと、前記電動モータの出力軸側に設けられたモータ側プーリと、前記ナット側プーリと前記モータ側プーリとを跨ぐように設けられ前記モータ側プーリと前記ナット側プーリとが互いに離間する方向のテンションがかけられた伝達部材と、
を備え、
前記ナットが前記伝達部材のテンションにより前記転舵軸に対して前記モータ側プーリ方向へ引っ張られた状態において、前記転舵軸側ボールねじ溝と前記ナット側ボールねじ溝の間の前記ナットの回転軸に対する径方向の隙間が最も小さくなる領域において、前記基準ボールは、前記転舵軸側ボールねじ溝と前記ナット側ボールねじ溝との間で圧縮力を受けるように形成され、前記スペーサボールは、前記転舵軸側ボールねじ溝と前記ナット側ボールねじ溝との間での圧縮力を受けないように形成され、
前記スペーサボールは、前記基準ボールとの組み合わせである所定の配列パターンが繰り返されるように配置され、前記ボール循環溝一周の範囲において前記スペーサボールが三個以上含まれ、かつ、前記基準ボール数に対する前記スペーサボール数の比が二分の一以下となるように設けられることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項２】
請求項1に記載のパワーステアリング装置において、
前記スペーサボールは、前記基準ボール数に対する前記スペーサボール数の比が三分の一以下となるように設けられることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項３】
請求項1に記載のパワーステアリング装置において、
前記スペーサボールは、前記ナットが前記伝達部材のテンションにより前記転舵軸に対して前記モータ側プーリ方向へ引っ張られた状態において、前記転舵軸側ボールねじ溝と前記ナット側ボールねじ溝との間の前記ナットの回転軸に対する径方向の隙間が最も小さくなる領域において、前記基準ボールが圧縮変形した状態においても前記スペーサボールと前記ボール循環溝との間の隙間が存在する大きさに形成されることを特徴とする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、パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術としては、下記の特許文献1に記載の技術が開示されている。特許文献1には、ベルトを介して電動モータのトルクをラックに伝達する際、ねじ溝の一端と他端との間をつなぎ、鉄球であるボールを循環させるリターンチューブを有するボールねじ機構を用いた構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2015-161353号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、ボールを循環させる際に生じるフリクションによって、運転者に違和感を与えるおそれがあった。
本発明は、上記問題に着目されたもので、その目的とするところは、ボールをスムーズに循環させて運転者に与える違和感を抑制可能なパワーステアリング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明のパワーステアリング装置では、ボールねじ機構に基準ボールとスペーサボールとを有し、スペーサボールは、基準ボールとの組み合わせである所定の配列パターンが繰り返されるように配置され、ボール循環溝一周の範囲においてスペーサボールが三個以上含まれ、かつ、基準ボール数に対するスペーサボール数の比が二分の一以下となるように設けた。
【発明の効果】
【０００６】
よって、基準ボールの引っ掛かりを抑制しつつ、ボールねじ機構におけるフリクションの増大を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例1のパワーステアリング装置の断面図である。
【図２】実施例1の転舵軸とナットの正面図である。
【図３】実施例1のパワーステアリング装置のアシスト機構付近の拡大断面図である。
【図４】実施例1のナットの斜視図である。
【図５】実施例1のナットを径方向外側から見た図である。
【図６】実施例1のナットの断面図である。
【図７】実施例1のナットの断面図である。
【図８】実施例1の接続部材を構成する部品の単体図である。
【図９】実施例１のボールねじ機構のボールの状態を表す概略図である。
【図１０】実施例１のパワーステアリング装置の操舵角に対する操舵トルクの変化を表すグラフである。
【図１１】実施例１のボールねじ機構の切り返し時におけるボールの状態を表す概略図である。
【図１２】実施例１のパワーステアリング装置におけるボール数の比と摺動力の関係及びボール比率と動作性の関係を表す実験結果である。
【図１３】実施例１のボール比率を表す概略図である。
【図１４】実施例１のテンションと摺動力との関係を表す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［実施例1］
実施例1のパワーステアリング装置1について説明する。実施例1のパワーステアリング装置1は、電動モータ40の駆動力をねじ機構26を介して転舵軸10に伝達することで運転者の操舵力に対するアシスト力を付与するものである。
〔パワーステアリング装置の構成〕
図1は実施例１のパワーステアリング装置1の断面図、図２は実施例１の転舵軸とナットの正面図である。パワーステアリング装置1は、運転者が操舵したステアリングホイールの回転を、転舵輪を転舵させる転舵軸10に伝達する操舵機構2と、転舵軸10にアシスト力を付与するアシスト機構3とを有する。
【０００９】
パワーステアリング装置1の各構成要素は、転舵軸10を軸方向に移動可能に収容する転舵軸収容部31と、転舵軸収容部31の軸方向中間部に配置され転舵軸10を包囲するように形成された減速機収容部32とから構成されるハウジング30内に収容されている。減速機収容部32には、後述する減速機33が収容されている。
操舵機構2は、ステアリングホイールに連結する操舵入力軸80と、操舵入力軸80と一体に回転するピニオンを有している。ピニオンは、転舵軸10の外周に形成されたラック13（図２参照）と常時噛み合う。
【００１０】
アシスト機構3は、電動モータ40と、電動モータ40の出力を転舵軸10に伝達するねじ機構26とを有する。電動モータ40は、運転者によりステアリングホイールに入力された操舵トルクおよび操舵量に応じてモータコントローラにより出力が制御される。ねじ機構26は、ナット20とナット側プーリ27とを有する。ナット側プーリ27の外見は円筒状の部材であって、ナット20に一体回転可能に固定されている。電動モータ40の駆動軸には円筒状のモータ側プーリ35が一体に回転するように固定されている。ナット側プーリ27とモータ側プーリ35との間にはベルト28が巻回されている。モータ側プーリ35、ナット側プーリ27およびベルト28によって減速機33を構成する。
ナット20は、転舵軸10を包囲するように環状に形成され、転舵軸10に対し回転自在に設けられている。ナット20の内周には、螺旋状に溝が形成されており、この溝がナット側ボールねじ溝21を構成する。転舵軸10の外周には前述のラック13が形成されている部分とは軸方向に離れた位置に螺旋状の溝が形成されており、この溝が転舵軸側ボールねじ溝11を構成する。転舵軸10にナット20を挿入した状態で、ナット側ボールねじ溝21と転舵軸側ボールねじ溝11と、によってボール循環溝12を形成する。ボール循環溝12内には金属製の複数のボール22（基準ボール22a及び基準ボール22aの直径よりも小さい直径を有するスペーサボール22bであり、詳細については後述する。）が充填されている。ナット20が回転するとボール循環溝12内をボール22が移動することにより、ナット20に対して転舵軸10が長手方向に移動する。以下、ナット20，ボール22及び転舵軸側ボールねじ溝11を総称してボールねじ機構とも言う。
【００１１】
〔ナットの構成〕
図３は実施例１のパワーステアリング装置のアシスト機構付近の拡大断面図、図４は実施例１のナットの斜視図、図５は実施例１のナットを径方向外側から見た図、図６は図５のD-D断面図、図７は実施例１の接続部材を装着した状態のナットの断面図である。
ナット20の軸方向一端側には、軸受24のインナレース24cが一体に形成されている。軸受24は、アウタレース24aを有し、アウタレース24aとインナレース24cとの間にボール24dと、アウタレース24aとインナレース24cとの間をシールするシール部材24eが設けられたシール付きボールベアリングである。軸受24はナット20を減速機収容部32に対して回転自在に軸支する。
【００１２】
ナット20のインナレース24cよりも軸方向他端側は、本体部20aを構成している。本体部20aの外周には、ボール循環溝12の一端と連通する第一接続通路20eが形成されている。また本体部20aの外周には、ボール循環溝12の他端と連通する第二接続通路20fが形成されている。第一接続通路20eと第二接続通路20fとの間には、管状の接続部材23が係合される係合溝20gが形成されている。第一接続通路20eには接続部材23の一端側が挿入され、第二接続通路20fには接続部材23の他端側が挿入される。
本体部20aの外周には、一対の雌ねじ部20b,20cが形成されている。一対の雌ねじ部20b,20cを結ぶ線は、第一接続通路20eと第二接続通路20fとを結ぶ線と交差するように形成されている。雌ねじ部20b,20cには、接続部材23をナット20に固定する固定金属83がねじにより締結されている（図２参照）。
ボール循環溝12内のボール22は、接続部材23内を通過することにより、第一接続通路20eと第二接続通路20fとの間を往来可能とされている。ボール22はボール循環溝12を端から端まで移動するのではなく、第一接続通路20eが形成された位置から第二接続通路20f位置まで移動している。
【００１３】
本体部20aの接続部材23が設けられる側であって、インナレース24c側（一端側）には、ナット20の外周側と内周側とを連通する連通孔41が形成されている。この連通孔41の内周側の開口部は、ナット側ボールねじ溝21上であって、ボール22が循環する部分を避けて形成されている。この連通孔41によって、軸受24とねじ機構26よりも一方側（図4の左側）の一方室30aと、他方側（図１の右側）の他方室30bとが連通することとなる。
【００１４】
本体部20aのインナレース24cよりも軸方向他端側には、ナット側プーリ27が固定されている。ナット側プーリ27は、円筒形状であって、インナレース24cよりも軸方向他端側となる位置において、円筒を閉塞するように延在された連結ハブ27aを有する。連結ハブ27aの中央部は貫通孔を有し、転舵軸10が非接触で移動可能に構成されている。本体部20aのインナレース24cよりも軸方向他端側の側面には複数の雌ねじが形成され、連結ハブ27aに形成されたボルト穴を通るボルト27bによりナット20とナット側プーリ27とが一体に固定される。ナット側プーリ27は、ナット20の外周を軸方向他端側から軸方向一端側に向けて覆うように配置される。
【００１５】
ナット20は、軸受24のアウタレース24aを、減速機収容部32の一方側側面である側面31aとロックリング25とによって挟持することで、ハウジング30に対してナット20の軸方向移動を規制している。
【００１６】
〔接続部材の詳細〕
図８は実施例１の接続部材を構成する部品の単体図である。接続部材23は、中間部23a、第一湾曲部23b、第二湾曲部23c、接続部材側第一直線部23d、接続部材側第二直線部23e、舌部23f、接続部材側第一当接部23g、接続部材側第二当接部23h、接続部材側第一テーパ部23i、接続部材側第二テーパ部23jから構成されている。
中間部23aは、接続部材23の軸方向の中央付近に直線状に形成されている。第一湾曲部23bは、中間部23aと接続部材23の一端側との間に設けられている。第一湾曲部23bは、内部を通過するボール22の進行方向が曲線的に変化するように形成されている。第一湾曲部23bは、接続部材23の一端部を第一接続通路20eに挿入した状態で、ナット20の外周側に向かって凸となるように湾曲して形成されている。
【００１７】
第二湾曲部23cは、中間部23aと接続部材23の他端側との間に設けられている。第一湾曲部23bは、内部を通過するボール22の進行方向が曲線的に変化するように形成されている。第二湾曲部23cは、接続部材23の他端部を第二接続通路20fに挿入した状態で、ナット20の外周側に向かって凸となるように湾曲して形成されている。
接続部材側第一直線部23dは、第一湾曲部23bと接続部材23の一端側との間に設けられている。接続部材側第一直線部23dは、第一湾曲部23bの一端部の接線方向に延びて、直線状に形成されている。接続部材側第二直線部23eは、第二湾曲部23cと接続部材23の他端側との間に設けられている。接続部材側第二直線部23eは、第二湾曲部23cの他端部の接線方向に延びて、直線状に形成されている。舌部23fは、接続部材23の両端開口部から舌状に突出して形成されている。
【００１８】
接続部材側第一当接部23gは、接続部材23の一端側端部であって、接続部材23の外周側に設けられている。接続部材側第一当接部23gは、接続部材23を第一接続通路20eに挿入したときに、後述する第一接続通路20eの第一段部20e6に当接する。接続部材23は、接続部材側第一当接部23gが第一段部20e6に当接することにより、第一接続通路20eの軸方向に対して位置決めされる。
接続部材側第一当接部23gの内周側には、接続部材23の端部（一端側端部）から奥側に（他端側）に向かって内径が徐々に減少するように形成された接続部材側第一テーパ部23iが形成されている。
【００１９】
接続部材側第二当接部23hは、接続部材23の一端側端部であって、接続部材23の外周側に設けられている。接続部材側第二当接部23hは、接続部材23を第二接続通路20fに挿入したときに、後述する第二接続通路20fの第二段部20f6に当接する。接続部材23は、接続部材側第二当接部23hが第二段部20f6に当接することにより、第二接続通路20fの軸方向に対して位置決めされる。
接続部材側第二当接部23hの内周側には、接続部材23の端部（一端側端部）から奥側（他端側）に向かって内径が徐々に減少するように形成された接続部材側第二テーパ部23jが形成されている。
【００２０】
接続部材23は、図８に示すような半割状部材を二つ合わせることにより構成されている。この二つの半割状部材は同一形状に形成されており、片方の端部に舌部23fが形成されている。半割部材が組み合わされた状態で、舌部23fが接続部材23の両端開口部に設けられることとなる。二つの半割部材は、特に接着などはされずに組み合わせた状態で第一接続通路20eおよび第二接続通路20fに挿入され、固定金属83によりナット20に固定されることで、一体に保持される。二つの半割部材間に隙間が生じたとしても、ボール22が通過しない程度であれば良い。
接続部材23は、板状の金属材料をプレス加工することにより形成されている。プレス加工装置の金型は、接続部材23の内周面側から外周面側に向かって移動することにより、接続部材23の半割状部材を成型し、打ち出している。接続部材側第一テーパ部23iおよび接続部材側第二テーパ部23jは、接続部材側第一当接部23gおよび接続部材側第二当接部23hに対応する部分で切り取られる際に塑性変形されて形成されている。
【００２１】
〔接続通路の詳細〕
第一接続通路20eは、第一曲面部20e1、周方向内側第一直線部20e2、周方向外側第一直線部20e3、接続部材第一挿入部20e4、第一小径部20e5、第一段部20e6から構成されている。ここで、接続部材23を第一接続通路20eおよび第二接続通路20fに挿入した状態で、第一湾曲部23bの湾曲方向に沿った線を第一周方向D1と定義する（図７参照）。第一曲面部20e1は、第一接続通路20eのうち第一周方向D1内側において第一湾曲部23bと対向する位置に設けられている。そして、第一曲面部20e1と第一湾曲部23bとの間の隙間は所定値以下となるように曲面状に形成されている。また、第一曲面部20e1の断面の曲率半径r1は、接続部材23の第一湾曲部23bの断面の曲率半径R1よりも小さくなるように形成されている。
【００２２】
周方向内側第一直線部20e2は、第一接続通路20eの第一曲面部20e1よりも他端側（ナット側ボールねじ溝21側）に設けられている。周方向内側第一直線部20e2は、第一曲面部20e1とナット側ボールねじ溝21（ボール循環溝12）の一端部に接続している。周方向内側第一直線部20e2は、ナット側ボールねじ溝21の接線方向に延びて直線状に形成されている。周方向外側第一直線部20e3は、第一周方向D1外側において第一湾曲部23bと対向する位置に設けられている。周方向外側第一直線部20e3は、接続部材23の一端側が第一接続通路20e内に挿入される際の挿入方向に沿って直線状に形成されている。
【００２３】
接続部材第一挿入部20e4は、第一接続通路20eの一端側（ナット20の外周側）に設けられる。接続部材第一挿入部20e4の内径は、接続部材23の外径よりも大きく形成されている。接続部材第一挿入部20e4には、接続部材23の一端側が挿入されている。
第一小径部20e5は、第一接続通路20eの接続部材第一挿入部20e4よりも他端側（ナット20の内周側）に形成されている。第一小径部20e5の内径は接続部材第一挿入部20e4の内径よりも小さく形成されている。さらに第一小径部20e5の内径は、接続部材23の外径よりも大きく内径よりも小さく形成されている。接続部材第一挿入部20e4と第一小径部20e5との境界部分には第一段部20e6が形成されている。
接続部材第一挿入部20e4に接続部材23の一端側が挿入されたときに、接続部材側第一当接部23gが第一段部20e6に当接する。このとき、接続部材側第一当接部23gの内径の縁（接続部材側第一当接部23gと接続部材側第一テーパ部23iとの境界）が、第一段部20e6において第一小径部20e5が開口する開口縁よりも径方向外側に位置するように形成されている。
【００２４】
第二接続通路20fは、第二曲面部20f1、周方向内側第二直線部20f2、周方向外側第二直線部20f3、接続部材第二挿入部20f4、第二小径部20f5、第二段部20f6から構成されている。ここで、接続部材23を第二接続通路20fおよび第二接続通路20fに挿入した状態で、第二湾曲部23cの湾曲方向に沿った線を第二周方向D2と定義する（図７）。第二曲面部20f1は、第二接続通路20fのうち第二周方向D2内側において第二湾曲部23cと対向する位置に設けられている。そして、第二曲面部20f1と第二湾曲部23cとの間の隙間は所定値以下となるように曲面状に形成されている。また、第二曲面部20f1の断面の曲率半径r2は、接続部材23の第二湾曲部23cの断面の曲率半径r2よりも小さくなるように形成されている。
【００２５】
周方向内側第二直線部20f2は、第二接続通路20fの第二曲面部20f1よりも他端側（ナット側ボールねじ溝21側）に設けられている。周方向内側第二直線部20f2は、第二曲面部20f1とナット側ボールねじ溝21（ボール循環溝12）の一端部に接続している。周方向内側第二直線部20f2は、ナット側ボールねじ溝21の接線方向に延びて直線状に形成されている。周方向外側第二直線部20f3は、第二周方向D2外側において第二湾曲部23cと対向する位置に設けられている。周方向外側第二直線部20f3は、接続部材23の一端側が第二接続通路20f内に挿入される際の挿入方向に沿って直線状に形成されている。
【００２６】
接続部材第二挿入部20f4は、第二接続通路20fの一端側（ナット20の外周側）に設けられる。接続部材第二挿入部20f4の内径は、接続部材23の外径よりも大きく形成されている。接続部材第二挿入部20f4には、接続部材23の他端側が挿入されている。第二小径部20f5は、第二接続通路20fの接続部材第二挿入部20f4よりも他端側（ナット20の内周側）に形成されている。第二小径部20f5の内径は接続部材第二挿入部20f4の内径よりも小さく形成されている。さらに第二小径部20f5の内径は、接続部材23の外径よりも大きく内径よりも小さく形成されている。接続部材第二挿入部20f4と第二小径部20f5との境界部分には第二段部20f6が形成されている。接続部材第二挿入部20f4に接続部材23の他端側が挿入されたときに、接続部材側第二当接部23hが第二段部20f6に当接する。このとき、接続部材側第二当接部23hの内径の縁（接続部材側第二当接部23hと接続部材側第二テーパ部23jとの境界）が、第二段部20f6において第二小径部20f5が開口する開口縁よりも径方向外側に位置するように形成されている。
【００２７】
〔ボールねじ機構におけるボールについて〕
ボールねじ機構には、基準ボール22a及び基準ボール22aの直径よりも小さい直径を有するスペーサボール22bからなる複数のボール22を有する。図９は実施例１のボールねじ機構のボールの状態を表す概略図である。スペーサボール22bは、基準ボール22aとの組み合わせである所定の配列パターンが繰り返されるように配置されている。図９は、例として、3個の基準ボール22aに対し、1個のスペーサボール22bとなる配列パターンとし、スペーサボール22bがボール循環溝12一周当たりで3個以上を均等に配置したものである。
【００２８】
ここでスペーサボール22bの機能について説明する。複数の基準ボール22aが圧縮力を受けながら転がる際、隣接する第1の基準ボール22aと第2の基準ボール22bとが例えば時計回りに回転しているとする。このとき、両基準ボール22aが接触すると、基準ボール22a同士の接触箇所では、第1の基準ボール22aは例えば１時から５時に向けて回転しているのに対し、第２の基準ボール22aは、7時から11時に向けて回転する状態で接触することとなる。そうすると、接触箇所では、回転方向が異なるボールが接触することとなり、フリクションが増大する。そこで、第1の基準ボール22aと第2の基準ボール22aとの間にスペーサボール22bを配置する。第1の基準ボール22aが時計回りに回転すると、その回転に伴ってスペーサボール22bが反時計回りに回転する。よって、スペーサボール22bに隣接する第2の基準ボール22aが時計回りに回転した際に、接触位置における回転方向が一致する。よって、スムーズに回転することができ、フリクションを抑制するものである。また、スペーサボール22bは、ナット側ボールねじ溝21と転舵軸側ボールねじ溝21とで構成されるボール循環溝12一周の範囲において３個以上含まれる。言い換えると、ボール循環溝12一周の範囲において、基準ボール22aが均等に3か所以上配置されるため、テンションがかかる部分に必ず基準ボール22aを配置することができ、ナット20と転舵軸10との間をバランスよく保持しつつ、フリクションをバランスよく低減している。
【００２９】
図９に示すように、ナット側プーリ27は、ベルト28の引っ張り力（以下、テンションと記載する。）が作用するため、ナット20の内周であって、電動モータ40が位置する側と反対側において、ナット側ボールねじ溝21と転舵軸側ボールねじ溝11との間にボール22が挟まれ、基準ボール22aは圧縮変形する。このとき、ボール22とボール循環溝12との間にフリクションが発生する。ここで、基準ボール22aは、スペーサボール22bよりも直径が大きいことから、スペーサボール22bは、ボール循環溝12との間に隙間を維持した状態であり、圧縮変形することはない。よって、テンションに起因するフリクションは、基準ボール22aの数に対するスペーサボール22bの数の比率が小さいほど、フリクションが増大する傾向を有する。
【００３０】
図１０は実施例１のパワーステアリング装置の操舵角に対する操舵トルクの変化を表すグラフである。このグラフは、パワーステアリング装置のラック13の端部に転舵輪等を接続することなく、台上実験を行った結果である。ある方向に操舵し、その後、ステアリングホイールを切り返すと、図１０の領域Aに示すように、切り返しポイントにおいて下側にオーバーシュートする傾向があることを見出した。このオーバーシュートは、運転者に対し、操舵に引っかかりが生じたような印象を与えてしまう。
【００３１】
図１１は実施例１のボールねじ機構の切り返し時におけるボールの状態を表す概略図である。ある方向に転舵している切り返し前のときは、ベルト28のテンションが作用する領域の手前にボール22が密集する部分（以下、球つまり部と記載する。）が発生するものの、球つまり部を抜けたボール22は、テンションが抜ける領域においてスムーズに排出されるため、ある一定のフリクションを生じるのみである。しかしながら、切り返し直後には、動摩擦係数で作用していたフリクションが、静止摩擦係数で作用するフリクションとなるため、フリクションが増大しやすい。また、切り返し直前に生じていた球つまり部（切り返し前球つまり部と記載する。）の状態が解消する前に、テンションが作用する領域を介して反対側にも球つまり部が生じてしまう。そうすると、球つまり部を抜けたボール22が切り返し前球つまり部に引っかかり、スムーズに排出できない。よって、フリクションが瞬間的に増大してしまうという問題があった。
【００３２】
この問題を解消すべく、スペーサボール22bの数を増加させ、球つまり部におけるフリクションを低減することが考えられる。しかしながら、スペーサボール22bの数を増大させすぎると、転舵軸10に対してナット20を保持している基準ボール22aの減少を招くため、ナット20が傾きやすくなり、こじれ力が作用し、かえって動作性が悪化するという課題を見出した。ここで、動作性とは、オーバーシュート部分の大きさを逆数で表したものである。オーバーシュートの大きさが小さいと、動作性は向上する。
【００３３】
本発明者は、基準ボール22aの数をNbase、スペーサボール22bの数をNspaceとしたとき、Nbase：Nspaceで表されるボール数の比率（Nspace / Nbase：以下、ボール比率と記載する。）と摺動力の関係性を検討した。図１２は、実施例１のパワーステアリング装置におけるボール数の比と摺動力の関係及びボール比率と動作性の関係を表す実験結果である。ここで、ボール比率について説明する。図１３は実施例１のボール比率を表す概略図である。ボール比率が1/2とは、スペーサボール22bに挟まれる基準ボール22aの数が二つを意味する。また、ボール比率が1/3とは、スペーサボール22bに挟まれる基準ボール22aの数が三つを意味する。言い換えると、ボール比率が大きいほどスペーサボール22bの数が多く、ボール比率が小さいほどスペーサボール22bの数が少ない。
【００３４】
図１２に示すように、ボール比率が大きくなるほど基準ボール22aの数が増えるため、動作性は低下する一方、フリクションの原因となる基準ボール22aとナット側ボールねじ溝21及び転舵軸側ボールねじ溝11との接触箇所が増加するため、摺動力は増加してしまう。図１４は実施例１のテンションと摺動力との関係を表す特性図である。図１３中、テンションの大きさを表すBT1〜BT5は、BT1＜BT2＜・・＜BT5の関係を有する。図１３に示すように、ベルト28のテンションが増加しても、ボール比率と摺動力との間の特性は基本的に同じ傾向を保持していることが分かる。よって、任意のテンションでボール比率と摺動力との関係を定義したとき、他のテンションの場合であっても同様の関係が得られることが分かる。これらの関係を鋭意検討した結果、ボール比率が1/2以下であることが望ましいことが把握された。また、ボール比率が1/4以上であることが望ましく、更に好ましくは1/3以上であることが望ましいことが把握された。
【００３５】
上記実施例の作用効果について列挙する。
（１）ステアリングホイールの回転に伴い軸方向移動することにより転舵輪を転舵させる転舵軸10と、転舵軸10の外周側に設けられ、螺旋状の溝形状を有する転舵軸側ボールねじ溝11と、転舵軸10を包囲するように環状に形成された本体部20aを備え、転舵軸10に対し回転自在に設けられたナット20と、ナット20の内周側に設けられ、螺旋状の溝形状を有し、転舵軸側ボールねじ溝11と共に螺旋状のボール循環溝12を構成するナット側ボールねじ溝21と、ボール循環溝12内おいて移動可能に設けられ、基準ボール22aと、基準ボール22aよりも小さい直径を有するスペーサボールと22b、を有する複数のボール22と、ボール循環溝12の一端側と他端側とを接続し、複数のボール22をボール循環溝12の一端側から他端側または他端側から一端側へ循環させる循環機構と、ナット20を回転駆動し、ナット20の回転が転舵軸10の軸方向運動に変換されることにより転舵軸10に操舵力を付与する電動モータ40と、ナット20に設けられたナット側プーリ27と、電動モータ40の出力軸側に設けられたモータ側プーリ35と、ナット側プーリ27とモータ側プーリ35とを跨ぐように設けられモータ側プーリ35とナット側プーリ27とが互いに離間する方向のテンションがかけられたベルト28（伝達部材）と、を備え、ナット20がベルト28のテンションにより転舵軸10に対してモータ側プーリ35方向へ引っ張られた状態において、転舵軸側ボールねじ溝11とナット側ボールねじ溝21の間のナット20の回転軸に対する径方向の隙間が最も小さくなる領域において、基準ボール22aは、転舵軸側ボールねじ溝11とナット側ボールねじ溝21との間で圧縮力を受けるように形成され、スペーサボール22bは、転舵軸側ボールねじ溝11とナット側ボールねじ溝21との間での圧縮力を受けないように形成され、スペーサボール22bは、基準ボール22aとの組み合わせである所定の配列パターンが繰り返されるように配置され、ボール循環溝12一周の範囲においてスペーサボール22bが三個以上含まれ、かつ、基準ボール22a数に対するスペーサボール22b数の比が二分の一以下となるように設けられる。
すなわち、ボール循環溝12一周の範囲にスペーサボール22bが三個以上含まれるため、ベルト28のテンションがかかる180度の範囲内に必ずスペーサボールが一個以上存在することとなり、基準ボール22aの引っ掛かりが抑制される。また、基準ボール22aに対するスペーサボール22bのボール比率を二分の一以下としたことで、ボール循環溝12との間で負荷を受けることができる基準ボール22aの数を確保でき、ボールねじ機構におけるフリクションの増大を抑制できる。
【００３６】
（２）スペーサボール22bは、基準ボール22aの数に対するスペーサボール22bの数の比が三分の一以下となるように設けられる。
ボール循環溝12との間で負荷を受けることができる基準ボール22aの数を十分に確保することができ、ボールねじ機構におけるフリクションの増大を更に抑制することができ、また、ステアリングホイールの切り返し時における引っ掛かり感の抑制とバランスさせることができる。
【００３７】
（３）スペーサボール22bは、ナット20がベルト28のテンションにより転舵軸10に対してモータ側プーリ35方向へ引っ張られた状態において、転舵軸側ボールねじ溝11とナット側ボールねじ溝21との間のナット20の回転軸に対する径方向の隙間が最も小さくなる領域において、基準ボール22aが圧縮変形した状態においてもスペーサボール22bとボール循環溝12との間の隙間が存在する大きさに形成される。
よって、高負荷領域、高負荷状態においてもスペーサボール22bの効果を発揮することができる。
【００３８】
［他の実施例］
以上、本発明を実施例に基づいて説明してきたが、各発明の具体的な構成は実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、実施例1では、ナット20に連通孔41を形成している例を示したが、ナット20に連通孔41を形成しなくとも良い。
また実施例1では、モータ側プーリ35の回転をナット側プーリ27に伝達する伝達部材としてベルト28を用いた例を示したが、ベルト28に関わらずチェーンなどものであっても良い。
【符号の説明】
【００３９】
10    転舵軸
11    転舵軸側ボールねじ溝
12    ボール循環溝
20    ナット
22    ボール
22a    基準ボール
22b    スペーサボール
【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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