JPS593302B2 - ボ−ルねじ式ステアリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ボールねじ式ステアリング装置、殊に自動
車の高速直進走行時におけるフィーリングを改善したス
テアリング装置に関する。

従来のボールねじ式ステアリング装置は、ボールねじ軸
、およびポールナツトのボールねじ溝形状、ねじのリー
ド、およびねじ溝の真円度等の製作誤差を考慮して、ボ
ールの転勤を円滑軽快ならしめるために、ボールとそれ
が転接する各ねじ溝との間にある程度の螺合スキマを設
けである。

一方、自動車の高速走行においては、タイヤからの反力
がステアリング装置、およびバンドルホイールを介して
運転者に伝達されるが、この場合前記の如き従来のステ
アリング装置では、特に高速直進走行時に自動車が所望
の走行方向から外れるようになり、非常な操縦不安感を
与える。

これは前記螺合スキマに起因して、特に高速直進走行時
にタイヤが蛇行し、操縦の安定性が失われるためである
。

このような欠点を解消するために、例えば実公昭４６−
３３９４０号公報に示される如く、ボールねじ軸の長さ
方向中央部の直径を、その両端部の直径より適度に増大
させて、自動車の直進走行時におけるボール群とそれが
転接する各ねじ溝とのスキマをゼロとしてボール群を介
したボールねじ軸とポールナツトとの螺合の剛性を高め
たものが提案された。

すなわち第１図、第２図（第２図は説明のために直径差
を誇張した概念図である。

）に示す如く、ボールねじ軸１の中央部の直径ｄ。

を、その長さ方向の適当な巾ｍに亘って、両端部の直径
ｄ２ より増大させ、その直径変化を直線的に構成して
いる。

一方、ポールナツトとボールねじ軸との間のねじ溝には
、ポールナツトの作動の安定性を高めるだめに、少なく
とも２列のサーキュレータ−に案内される２列のボール
群が設けられており、実質的にボール群の列の長さが非
常に長いものとなっている。

ところがこの場合、自動車の直進走行時における前記螺
合スキマを、ボールねじ軸１の直径変化のみによってゼ
ロになるように構成すると、例えば自動車の直進状態か
らハンドルを右又は左に切った場合、第３図において、
ポールナツト２とボールねじ軸１のねじ溝間に介装され
た少なくとも一方のボール３群の列が、ボールねじ軸１
の大径部ｄ１の領域ｍを完全に越えるだけのボールナツ
ト２の移動距離りが与えられない限り、前記ボール群の
何れか一方とそれが転接している各ねじ溝との間にスキ
マが発生せず、従って、ポールナツト２のラック４に噛
合うセクター５の回転角がかなり大きくなるまで、ポー
ルナツト２を軽快に移動させるだめの前記スキマが殺さ
れることになってハンドル操作が非常に重くなる欠点が
ある。

またスキマゼロの範囲が、ポールナツト２の移動距離り
に示すように必要以上に大きくなるために、ボールねじ
の寿命にも影響してその耐久性を低下させ、生産技術面
においても、ピッチ累積誤差、ねじ溝の直径変化、ねじ
溝の真円度等に充分に厳重なチェックを必要として、コ
ストが非常に高くなる欠点があった。

この発明は以上のようなボールねじ式ステアリング装置
において、可及的に簡単な構成により、特に自動車の高
速直進走行時におけるフィーリングを向上せしめ、かつ
ボールねじの螺合部におけるスキマがゼロ（実際には僅
かなシマリバメ）となる範囲を、前記直進走行に必要な
最小限度に設定して、自動車の操向操作におけるハンド
ルさばきを軽快ならしめることを目的とする。

実施例について説明すれば、第４図、第５図において、
ポールナツト２の軸方向長さ桜又は−の範囲のボール群
、すなわち２列のボール群のうちの何れか一方のボール
群が、ボールねじ軸１とポールナツト２のねじ溝の間に
介在する軸方向長さに対応する範囲で、ボールねじ軸１
に形成されるねじ溝の直径（ねじ溝のピッチ径又は底径
）の大径部ｄ１の範囲ｍを定め、（第５図は説明のため
に大径部ｄ１ と小径部ｄ２の直径差を誇張して示しで
ある。

）ボールねじ軸１０両端部の直径ｄ２を小径に形成して
、その直径変化を直線的に形成する。

ポールナツト２に設けた２列のサーキュレータ−６Ａ、
６Ｂにそれぞれ案内されて循環する２列のボール３Ａ、
３Ｂ群を、ポールナツト２のねじ溝２ａと、ボールねじ
軸１のねじ溝１ａｔ１ｂ（但しねじ溝１ａは大径部ｄ１
に、１ｂは小径部ｄ２にそれぞれ形成されボールの転
勤をスムーズならしめるようにその直径変化を直線的に
構成して互に連続している。

）との間に介装し、その何れか一方のボール群（実施例
ではボール３Ａ群）の各ボールの直径を他のボール群の
各ボールの直径より適度に大径に形成して、自動車の直
進走行時に大径のボール群がポールナツト２のねｔＪ２
ａと、ボールねじ軸１０大径部ｄ１のねじ溝１ａとの間
で転接し、小径のボール群（実施例ではボール３Ｂの群
）がポールナツト２のねじ溝２ａと、ボールねじ軸１の
小径部ｄ２のねじ溝１ｂとの間に転接するように設定す
る。

実施例では、ねじ溝２ａ、１ａと大径のボール３Ａとの
間において自動車の直進走行時に実質的にスキマがゼロ
（実際には僅かなシマリバメ）となるように各ボールの
直径を定めである。

すなわち第５図は前記構成を概念的に示す図であって、
自動車の直進走行状態における各部材の位置関係を示し
ており、サーキュレータ−６Ａに案内される大径のボー
ル３Ａ群が、ポールナツト２のねじ溝２ａと、ボールね
じ軸１の大径部ｄ。

のねじ溝１ａとの間に、第６図に示す如くスキマゼロの
状態で介在している。

そして自動車の操向操作によりハンドルホイールを右又
は左に回動して、ボールねじ軸１を回転させると、前記
各ねじ溝とボール３Ａ、３Ｂ群を介してポールナツト２
が右又は左に移動する。

大径のボール３Ａ群はポールナツト２の右又は左への移
動により、ねじ溝２ａ、１ａの間を転動しながらポール
ナツト２と共に右又は左に移動し、ボールねじ軸１の大
径部ｄ１の範囲ｍを越えると、各ねじ溝と大径のボール
３Ａとの間にスキマが生じ、該スキマは、大径のボール
３Ａ群がボールねじ軸１の小径部ｄ２側に近づく程に増
大し、第７図に示す如く、大径のボール３Ａ群が前記小
径部ｄ２のねじ溝１ｂ上に達することで、ねじ溝１ｂ
、２ａと大径のボール３Ａとの間に最大スキマＳが形成
される。

一方、サーキュレータ−６Ｂに案内される小径のボール
３Ｂ群の各ボールは、自動車の直進走行時、操向操作時
のいかなる場合においても、ポールナツト２のねじ溝２
ａと、ボールねじ軸１のねじ溝１ｂ又は１ａとの間にお
いて、常に適度のスキマＳ４（但しＳｌはボールねじ軸
１の小径部ｄ２と大径部ｄ１上で変化するが）をもって
転動し、ボールナツト２の作動の安定性を保持する。

従って、ボールねじ軸は、そのねじ溝１ａ。

１ｂのピッチ径を変化させ、又は底径を変化させる等前
記構成に適応する構造であればよい。

かくてこの発明によれば、２列のボール群のうちの一方
のボール群と他方のボール群とに直径差を与えであるた
めに、自動車の直進走行中の前記スキマがＯとなる範囲
を定める大径のボール群の列の長さが、少なくとも従来
の１／２以下となり、第８図に示す如く、バンドルの回
転角θが０からθ１ （＠進走行時とそれに極く近い回
転角の範囲）までの間は、大径のボール３Ａ群が、ポー
ルナツト２のねじ溝２ａと、ボールねじ軸１の大径部ｄ
１のねじ溝１ａとの間にスキマゼロの状態で介在するか
ら、自動車の直進走行に必要なステアリング装置の剛性
を維持し、バンドルの回転角θが、前記θ１を越えると
、大径のボール３Ａ群が転接するねじ溝とボール３Ａと
の間にスキマが発生し、そして最大回転角θ２に達する
までの間に、前記スキマが０からε１の範囲で次第に増
大し、ポールナツト２の右又は左への移動を軽快に行わ
せ、バンドル操作を容易ならしめる。

・而して大径のボール３Ａ群の大径部ｄ１から小径部ｄ
２への移行は、ボールねじ軸１のねじの直径変化を直線
的に設定しであるのできわめてスムーズに行われる。

すなわちこの発明は、自動車の直進走行時にのみ、前記
ボールねじの螺合スキマをゼロとしてステアリング装置
の剛性を高め、特に高速直進走行時における操舵輪（タ
イヤ）の蛇行を防止してそのフィーリングを向上させ、
しかも螺合スキマがゼロの範囲を、２列のボール群のう
ちのいずれか一方の大径のボール群が、ボールねじ軸１
の直進走行状態位置に対応する大径部ｄ１ に転接して
いる間のみに限定し、この大径のボール群の列の長さが
、従来のものに比べて実質的に１／２以下であり、スキ
マゼロの範囲を少なくとも従来の１／２以下としたので
、自動車の操向操作を軽快にすると共に、ねじ溝形状、
ねじ溝リード誤差、ねじ溝真円度等の工作精度を特に厳
密に管理する必要をなくして、ボールねじの螺合スキマ
ゼロの範囲を容易に設定することができ、生産技術面に
おいて非常に有利であると共に、その構造が著ろしく簡
単であってコンパクトな設計を可能とする。

なお図示の実施例では、第５図に示す如く、左側ボール
群の各ボール径を大径とし、ボールねじ軸の大径部を、
自動車の直進走行時に大径ボール群に対応する位置に設
定したものを示したが、これは右側のボール群の各ボー
ルを大径とし、左側のボール群の各ボールをそれより小
径に形成し、ボールねじ軸の大径部を、自動車の直進走
行時に左側のボール群が転接する位置に設定してもよい
ことはいうまでもない。

またボールねじ軸１の大径部の軸方向の巾ｍは、自動車
の直進走行時に該部分に転接する大径のボール群の巻き
数と、バンドル操作等におけるフィーリングを考慮して
適当な巾に設定する。

【図面の簡単な説明】

第１図はボールねじ軸の正面図、第２図はその直径変化
を誇張して示す図、第３図は従来のステアリング装置の
一部縦断正面図、第４図はこの発明の実施例の平面図、
第５図はその構成を概念的に示す一部縦断正面図、第６
図、第７図は直進走行時とバンドルホイールを右又は左
に切ったときのボールとボールねじとの関係を示す断面
図、第８図は作動説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 自動車の直進走行時におけろポールナツトの位置に
   対応するボールねじ軸部分の直径（ねじのピッチ径又は
   底径）が、その−個所においてボールねじ軸両端部の直
   径（ねじのピッチ径又は底径）よりも増大させられてお
   り、２列のサーキュレータ−にそれぞれ案内される２列
   のボール群が、ボールねじ軸とボールナツトとの対応す
   る各ねじ溝の間に介装されているステアリング装置にお
   いて、いずれか一方のサーキュレータ−に案内されるボ
   ール群の各ボールの直径を、他の列のボール群の各ボー
   ルの直径より適度に大径に形成して、前記大径のボール
   を配列したボール群−ｂａｇ動車の直進走行時に前記ボ
   ールねじ軸の大径部においてそのねじ溝に転接して、大
   径のボール群とそれが転接する各ねじ溝との間のスキマ
   をゼロとなし、それ以外のときには該ボール群と各ねじ
   溝との間に適度のスキマを形成するようにすると共に、
   小径のボール群はいかなるときにもそれが転接する各ね
   じ溝との間に適度のスキマを有する如く構成したことを
   特徴とするボールねじ式ステアリング装置。