JP2000355278A - ステアリング用ボールねじおよびこのステアリング用ボールねじを用いたパワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操舵フィーリングを向上させることができる
ステアリング用ボールねじを提供する。 【解決手段】 一端側にラック歯９を、他端側に螺旋状
のボール転走溝１０を形成し、中空材からなるねじ軸８
と、該ねじ軸８に複数のボール１９…を介して相対回転
自在に組み付けたナット１５と、前記複数のボール１９
…を回転摺動自在に保持する複数のボール保持スペーサ
２０…とでステアリング用ボールねじ７を構成する。ボ
ール保持スペーサー２０…が複数のボール１９…を回転
摺動自在に保持するので、負荷転走路において、隣接す
るボール１９…が転がり運動中に相互に擦れ合うことが
なく、ボール１９…の相互摩擦を低減でき、操舵フィー
リングが向上する。また、ねじ軸８が中空材で形成され
ているので、ねじ軸８を軸線方向に直線運動させる操舵
トルクを低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パワーステアリン
グ装置のステアリング用ボールねじに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ステアリングハンドルの操舵力を
軽減して快適な操舵感を与えるため、パワーステアリン
グ装置が多用されてきている。このパワーステアリング
装置は、車幅方向に延ばしたねじ軸の一端側にラック歯
を形成し、このラック歯にピニオンを噛み合わせ、ねじ
軸の他端側にねじを形成し、このねじに複数のボールを
介してナットを相対回転自在に組み付けている。ステア
リングハンドルを操舵すると操舵トルクがラックアンド
ピニオンを介してねじ軸に伝達され、ねじ軸が軸線方向
に移動して車輪が転舵される。

【０００３】このパワーステアリング装置では、操舵ト
ルクを低減するために操舵トルクに応じた補助トルクを
電動機で発生し、この補助トルクをステアリング用ボー
ルねじを介してステアリング系に伝達する。具体的に
は、操舵トルクに応じて電動機で補助トルクを発生し、
この電動機の補助トルクによりナットを回転させ、ナッ
トに螺合したねじ軸、すなわち、ねじ軸を軸方向に移動
させる。

【０００４】このステアリング用ボールねじにおいて、
ねじ軸に形成されたねじ（ボール転走溝）とナットに形
成された負荷転走溝との間の負荷転走路、およびボール
転走溝の一端と他端を連結する無負荷戻し通路には、複
数のボールが充填される。そして、ナットの回転に伴
い、負荷転走路および無負荷転走路で構成されるボール
循環路を複数のボールが循環する。したがって、ステア
リング用ボールねじを用いることによって、電動機の回
転運動を効率良くねじ軸の直線運動に変換することがで
きる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ステアリング用ボールねじにあっては、負荷転走路に配
列された複数のボールは負荷を受けながら一定の方向に
転がり運動するので、隣接するボールは相互の接触点で
互いに擦れ合いながら回転（相反運動）する。このた
め、負荷転走路におけるボールの相互摩擦が徐々に大き
くなり、また、この摩擦が変動することによって、ステ
アリングハンドルの操舵フィーリングに悪影響を及ぼす
おそれがある。さらに、ステアリングハンドルの微少回
転によるナットの揺動運動や、自動車の振動により、図
１１に示すように、ボール７０…が断面円環状の負荷転
走路Ａの下方に溜まり、ボール７０…同士の摩擦が一層
大きくなる。

【０００６】また、従来のねじ軸は中実材で形成されて
いるので、ねじ軸の自重が重くなり、ねじ軸を軸線方向
に直線運動させるのに大きな操舵トルクが必要になり、
操舵フィーリングに悪影響を及ぼすおそれもある。

【０００７】さらに、負荷転走路および無負荷戻し通路
で構成されるボール循環路は屈曲して形成されるので、
ボールが複雑な３次元的な態様で循環し、ボールが相互
にあるいはボール循環路の壁面と衝突し、衝突音が発生
することがある。この衝突音は、車室内の騒音の原因と
なる。

【０００８】そこで、本発明は、操舵フィーリングを向
上させることができ、しかも、屈曲したボール循環路を
ボールがスムーズに循環するステアリング用ボールねじ
およびこのステアリング用ボールねじを用いたパワース
テアリング装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以下、本発明について説
明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図
面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本
発明が図示の形態に限定されるものでない。

【００１０】請求項１の発明は、一端側にラック歯
（９）を、他端側に螺旋状のボール転走面（１０）を形
成し、中空材からなるねじ軸（８）と、該ねじ軸（８）
に複数のボール（１９…）を介して相対回転自在に組み
付けたナット（１５）と、前記複数のボール（１９…）
を回転摺動自在に保持する保持部材（２０…）とを備え
たことを特徴とするステアリング用ボールねじ（７）に
より、上述した課題を解決する。

【００１１】この発明によれば、保持部材（２０…）が
複数のボール（１９…）を回転摺動自在に保持するの
で、負荷転走路において、隣接するボール（１９…）が
転がり運動中に相互に擦れ合うことがなく、ボール（１
９…）の相互摩擦を低減でき、操舵フィーリングが向上
する。また、ねじ軸（８）が中空材で形成されているの
で、ねじ軸（８）を軸線方向に直線運動させる操舵トル
クを低減することができる。

【００１２】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
のステアリング用ボールねじ（７）において、前記ナッ
ト（１５）は前記ねじ軸（８）のボール転走面（１０）
に対応する負荷転走面（１４）を含むボール循環路を有
し、前記ボール（１９…）は該ボール循環路に配列・収
容されて前記ねじ軸（８）および前記ナット（１５）の
相対回転に伴って循環し、前記保持部材は複数のボール
保持スペーサ（２０…）からなり、各ボール保持スペー
サ（２０）は、前記ボール（１９）の球面に対応する球
面状凹部（２３）を両端に有して前記ボール（１９）を
挟んで配置される一対の厚肉保持部（２２ａ，２２ｂ）
と、この一対の厚肉保持部（２２ａ，２２ｂ）のみを連
結する薄肉屈曲部（２１）とを備えることを特徴とす
る。

【００１３】この発明によれば、ボール保持スペーサー
（２０）の厚肉保持部（２２ａ，２２ｂ）がボール（１
９）の形状に合わせた球面状凹部（２３）でボール（１
９）を保持しているので、ボール保持スペーサー（２
０）とボール（１９）との接触面圧を小さくすることが
できる。このため、ボール（１９）の循環中に衝突音の
発生が抑えられ、ボール（１９）が円滑に潤滑する。さ
らに、負荷転走路および無負荷戻し通路とで構成される
ボール循環路の屈曲路において、薄肉屈曲部（２１）が
屈曲し、捻れ、又、１つのボール（１９）を挟んで前後
に位置するボール保持スペーサー（２０）同士が該ボー
ル（１９）を中心として相互枢動し、これらによってボ
ール（１９）およびボール保持スペーサー（２０）の循
環がスムーズになされる。そして、薄肉屈曲部の屈曲に
よってボール（１９）と厚肉保持部（２２ａ，２２
ｂ，）との間に隙間ができる。この隙間から潤滑剤が入
り込み、ボール（１９）への潤滑が充分になされる。さ
らに、厚肉保持部（２２ａ，２２ｂ）を連結する薄肉屈
曲部（２１）は、帯状でその進行方向の厚みが均一なの
で、該薄肉屈曲部（２１）を案内すべくボール循環路に
形成される案内溝の溝幅を薄肉屈曲部（２１）の厚みよ
りも若干大きく設定すれば、ボール保持スペーサー（２
０）はピッチングを生じることなく安定して案内され、
円滑な循環が保障される。

【００１４】さらに、請求項３の発明は、請求項２に記
載のステアリング用ボールねじ（７）において、前記薄
肉屈曲部（２１）が前記ボール（１９）の片側にのみ設
けられることを特徴とする。

【００１５】この発明によれば、ボール（１９）がステ
アリング用ボールねじのような螺旋状の屈曲されたボー
ル循環路を循環する場合でも、薄肉屈曲部（２１）を屈
曲路に合わせて極く自在に撓ませることができる。した
がって、ボール循環路中でボール（１９）をスムーズに
循環させることができる。

【００１６】また、請求項４の発明は、車幅方向に延ば
したねじ軸（８）の一端側にラック歯（９）を形成し、
このラック歯（９）にピニオン（１１）を噛み合わせ、
前記ねじ軸（８）の他端側に螺旋状のボール転走面（１
０）を形成し、このねじ軸（８）に複数のボール（１９
…）を介してナット（１５）を相対回転自在に組み付
け、このナット（１５）を介して操舵トルクに応じた補
助トルクを前記ねじ軸（８）に付加するようにしたパワ
ーステアリング装置において、前記ねじ軸（８）を中空
材で形成し、前記複数のボール（１９…）を回転摺動自
在に保持する保持部材（２０…）を備えたことを特徴と
するパワーステアリング装置により、上述した課題を解
決する。

【００１７】この発明によれば、保持部材（２０…）が
複数のボール（１９…）を回転摺動自在に保持するの
で、負荷転走路において、隣接するボール（１９…）が
転がり運動中に相互に擦れ合うことがなく、ボール（１
９…）の相互摩擦を低減でき、操舵フィーリングが向上
する。また、ねじ軸（８）が中空材で形成されているの
で、ねじ軸（８）を軸線方向に直線運動させる操舵トル
クを低減することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態にお
けるステアリング用ボールねじを組み込んだパワーステ
アリング装置のシステム図を示すものである。このパワ
ーステアリング装置は、ステアリング系１と、ステアリ
ング系１の出力軸２に連結したラックアンドピニオン機
構３と、ステアリング系１の操舵トルクを検出する操舵
トルク検出手段４と、この操舵トルク検出手段４の検出
信号に基づいて制御信号を発生する制御手段５と、この
制御手段５の制御信号に基づいて操舵トルクに応じた補
助トルクを発生する電動機６と、この電動機６の補助ト
ルクをねじ軸８に伝達するステアリング用ボールねじ７
とを備える。ステアリングハンドル１ａを操舵すると、
ラックアンドピニオン機構３およびステアリング用ボー
ルねじ７によってねじ軸８がその軸線方向に直線運動
し、ねじ軸８の両端に連結された車輪１１ａ，１１ｂが
転舵される。

【００１９】図２は、車幅方向に延ばされたねじ軸８を
示したものである。このねじ軸８は中空管部材としての
中空管からなり、その一端側にはラック歯９が形成さ
れ、他端側にはボール転走面としてのねじ１０（以下ボ
ール転走溝１０という）が形成されている。ねじ軸８は
車幅方向にスライド可能にされ、ラック歯９にはラック
アンドピニオン機構３のピニオン１１が噛み合わされ、
ボール転走溝１０には複数のボールを介してナットが組
み付けられる。このラック歯９およびボール転走溝１０
は、切削加工、転造加工等により形成される。ねじ軸８
の両端には自在継ぎ手１３を介して車輪１１ａ，１１ｂ
が連結されている。なお、このねじ軸８は自重を減らす
ように全体が中空管からなるが、全体が中空でなくて
も、少なくとも一部が中空であればよく、例えば、ラッ
ク歯９を形成した中空管にボール転走溝１０を形成した
中実管を溶接等の結合手段で結合してもよいし、あるい
は、ラック歯９を形成した中実管にボール転走溝１０を
形成した中空管を結合してもよい。このようにねじ軸８
を中空材で形成することで、ねじ軸８を軸線方向に直線
運動させるステアリングハンドルの操舵トルクを低減す
ることができる。

【００２０】ステアリング系１は、ステアリングハンド
ル１ａと、このステアリングハンドル１ａに連結した入
力軸１２と、この入力軸１２に連結される出力軸２とを
備える。ステアリング系１の操舵トルク、すなわち、入
・出力軸間の相対ねじれ角は、操舵トルク検出手段４に
よって検出される。

【００２１】ラックアンドピニオン機構３はステアリン
グハンドル１ａの操舵トルクをねじ軸８に伝達する周知
の機構で、ステアリングハンドルの回転と共にピニオン
１１が回転し、このピニオン１１の回転によってラック
歯９を有するねじ軸が直線運動する。

【００２２】電動機６は、ロータとステータとを備え、
ロータにはステアリング用ボールねじ７のナットが取付
けられている。ロータの回転によりナットが回転され、
ナットに螺合されたねじ軸８を軸方向に移動させる。

【００２３】図３は、ステアリング用ボールねじ７を示
した拡大図である。この図ではステアリング用ボールね
じのみを示し、ロータ、ナットの支持手段等は省略され
ている。ステアリング用ボールねじ７は、外周面に螺旋
状のボール転走溝１０を有するねじ軸８と、内周面に該
ボール転走溝１０に対応する螺旋状の負荷転走面として
の負荷転走溝１４を含むボール循環路が形成されて、該
ねじ軸８に相対運動自在に組み付けられたナット１５
と、該ボール循環路内に配列収納されて、ねじ軸８及び
ナット１５の相対運動（回転）に併せて循環する複数の
ボールとを備える。ボール転走溝１０と負荷転走溝１４
との間でボール循環路の負荷転走路が構成される。ボー
ル転走溝１０および負荷転走溝１４は、その断面形状が
例えば円弧状となされている。

【００２４】ナット１５は、２つのリターンパイプ１６
を具備している。このリターンパイプ１６によって、該
負荷転走路の一端と他端とを連通する無負荷戻し通路が
形成される。図４にも示すように、リターンパイプ１６
の両側部は本体部分に対して折り曲げられ、この両端部
が上記負荷転走路内に数ピッチの間隔を開けて、嵌入さ
れる。また、リターンパイプ１６は、パイプ押え３２
（図３参照）によってナット本体１５ａに固定される。

【００２５】ナット本体１５ａは、略円筒状をなす。ナ
ット本体１５ａには、その外周部の一部を平取りしてな
る平面部３０が形成されている。平面部３０には、リタ
ーンパイプ１６の両側が挿入されるリターンパイプ嵌合
穴３１が４個所開けられる。このリターンパイプ嵌合穴
３１は、負荷転走溝１４内まで延びている。

【００２６】リターンパイプ１６は、図４に示すよう
に、円形断面をなし、両端部が本体部分に対して約９０
°折り曲げられている。つまり、このリターンパイプ１
６は、一対の脚部１６ａ，１６ｂ及び水平部１６ｃから
なる略門型形状に形成されている。なお、図示のよう
に、両脚部１６ａ，１６ｂは平行ではなく、各々の指向
方向は捻れ角θ１（リード角に応じて変化する）をな
す。リターンパイプ１６の内面には、パイプ全長にわた
って軸方向に延びる案内溝１７が形成される。案内溝１
７は、ボール保持スペーサーの薄肉屈曲部を案内するも
ので、その横幅は薄肉屈曲部の厚みより若干大きく設定
される。リターンパイプ１６の両端部、すなわち両脚部
１６ａ，１６ｂには、斜めに切り込まれ、切り口１８が
形成されている。切り口１８は、リターンパイプの奥方
向に向かって徐々に幅が狭くなっている。

【００２７】図５は、上記ステアリング用ボールねじ７
に組み込まれるボール保持スペーサー２０を示すもので
ある。このボール保持スペーサー２０は、ボール１９…
の一つ置きに配置され、ねじ軸８のボール転走溝１０と
ナット１５の負荷転走溝１４との間を転がる複数のボー
ル１９…を回転摺動自在に保持する。各ボール保持スペ
ーサー２０は、連なったボール１９…間に配置される厚
肉保持部２２ａ，２２ｂを備える。この厚肉保持部２２
ａ，２２ｂは略円筒状に形成され、その外径はボール１
９…の直径よりも小さく設定される。厚肉保持部２２
ａ，２２ｂの軸線方向の両端にはボール１９…に対応し
て該ボール１９…の半径と略等しい曲率半径の球面状凹
部２３が形成されている。厚肉保持部２２ａ，２２ｂを
ボール１９…の間に配置すると、厚肉保持部２２ａ，２
２ｂの軸線はボール１９…の中心を結ぶ線上に位置す
る。厚肉保持部２２ａ，２２ｂはその軸線方向の長さが
薄く設定され（図中（ｂ）参照）、ボール１９…同士の
距離が短くされる。なお、球面状凹部２３の中心には、
厚肉保持部２２ａ，２２ｂを軸線方向に貫く潤滑剤保持
部としての油溜孔が形成されてもよい。

【００２８】ボール１９を挟んで配置される一対の厚肉
保持部２２ａ，２２ｂは、ボール１９…の片側にのみ設
けられる帯状の薄肉屈曲部２１で連結される。この薄肉
屈曲部２１は、厚みが一定であり、一対の厚肉保持部２
２ａ，２２ｂの側面に接続される。薄肉屈曲部２１のボ
ール１９との干渉位置には、ボール１９の半径と略等し
い曲率半径を有する切り込み２１ａが形成されている。
また、薄肉屈曲部２１の長手方向の両端には丸み２１ｂ
がつけられている。厚肉保持部２２ａ，２２ｂ及び薄肉
屈曲部２１は合成樹脂等を素材とし、射出成形等によっ
て一体に形成される。

【００２９】なお、図５に示すように、当該ボール保持
スペーサー２０においては、両厚肉保持部２２ａ，２２
ｂに、薄肉屈曲部２１とは反対側に側方に張り出す張出
部２２ａ１，２２ｂ１を設けるのが好ましい。この構成
によれば、薄肉屈曲部２１が設けられるのがボール１９
…の片側でありながらも、ボール１９…の保持が確実と
なる。

【００３０】上述したボール保持スペーサー２０の厚肉
保持部２２ａ，２２ｂの間にボール１９を組み込み、ボ
ール１９とボール保持スペーサー２０とで一組のユニッ
トを構成する。ここで、ボール１９はボール保持スペー
サー２０に自由な回転運動を妨げないように保持され
る。そして、ボール保持スペーサー２０の薄肉屈曲部２
１を案内溝に嵌め合わせつつ、一組のユニットとボール
１９とを交互にボール循環路に充填する。

【００３１】図６は、負荷転走路及びリターンパイプ１
６内に充填されるボール１９…及びボール保持スペーサ
ー２０を示したものである。ただし、この図では、ボー
ル保持スペーサー２０は断面が現れるもののみを示し、
他のボール保持スペーサーは省略している。ボール保持
スペーサー２０は、ボール１９…の一つ置きに配置さ
れ、一対の厚肉保持部２２ａ，２２ｂの間で一つ置きの
ボール１９…を保持する。各ボール保持スペーサー２０
に収納されない一つ置きのボール１９…は、隣接するボ
ール保持スペーサー２０の対向する厚肉保持部２２ｂ，
２２ａの間で保持される。ここで、ボール保持スペーサ
ー２０及びボール１９…が略円環状に配列されるよう
に、ボール保持スペーサー２０の球面状凹部２３を形成
すると、ボール循環路中でボール保持スペーサー２０及
びボール１９…に無理な力が作用することない。

【００３２】図６に示すように、ナット１５の負荷転走
溝１４には、負荷転走路内におけるボール保持スペーサ
ー２０の薄肉屈曲部２１を案内すべく案内溝２５が形成
されている。案内溝２５はナット１５の負荷転走溝１４
に沿うように螺旋状に形成され、その横幅は薄肉屈曲部
２１の厚みより若干大きく設定されている。また、案内
溝２５は円環状に配列されたボール１９…列の外側に張
り出すように形成されている。

【００３３】ナット１５を回転させると、負荷転走路内
で荷重を受けながら周方向に転がるボール１９…は、脚
部１６ａの先端で掬い上げられる。掬い上げられたボー
ル１９…は、リターンパイプ１６内を通過する。そし
て、ボール１９…は、数ピッチ間隔を隔てた脚部１６ｂ
から、再びボール転走溝１０に戻される。そして、ねじ
軸８はその軸線方向に移動する。ナット１５の回転方向
を反転すると、各ボール１９…はこの逆の経路を辿って
循環する。

【００３４】ステアリング用ボールねじ３０の負荷転走
路は螺旋状に形成され、また、リターンパイプ１６は掬
い上げたボール１９…を方向転換させる。しかも、リタ
ーンパイプ１６は、図４に基づいて説明したように、ボ
ールの進行方向周りの捻れ（捻れ各θ１）を有する。つ
まり、ステアリング用ボールねじ３０においては、ボー
ル１９及びボール保持スペーサー２０は三次元的に方向
転換し、複雑な態様で運動する。

【００３５】上記したボール保持スペーサー２０は、か
かる複雑な運動態様に好適なものである。

【００３６】すなわち、図７の（ａ）に示すように、ボ
ール保持スペーサー２０の薄肉屈曲部２１は、その厚み
方向となる仮想平面５０内において極めて自在に屈曲し
得る。同図において、該薄肉屈曲部２１の屈曲による方
向転換の角度をθ２で示している。但し、薄肉屈曲部２
１は、該仮想平面５０に対して直角な方向においても若
干は屈曲し得る。また、該薄肉屈曲部２１は、ボール保
持スペーサー２０の進行方向周りに捻れ得る。同図にお
いて、薄肉屈曲部２１の進行方向前端部２１ｄが上記仮
想平面５０に対して直角である場合に、進行方向後端部
２１ｅが直角となる仮想平面５１と該仮想平面５０との
なす角度をθ３で示している。

【００３７】一方、図７の（ｂ）に示すように、連続し
て配置される各ボール保持スペーサー２０は、互いに別
体にして不連続であるから、互いにあらゆる方向、例え
ば、上記仮想平面５０に対して直角な仮想平面５２内で
相対的に枢動自在である。同図において、ボール保持ス
ペーサー２０同士の相互枢動角度をθ４にて示してい
る。但し、ボールがボールである場含には、各ボール保
持スペーサー２０同士は、該仮想平面５２内に限らずあ
らゆる方向に相互枢動自在であるが、ボールがローラの
場合にはこの仮想平面５２内でのみ相互枢動し得、他の
方向の相互枢動は規制される。

【００３８】上述した薄肉屈曲部２１の自在な屈曲及び
捻れ、並びにボール保持スペーサー２０同士の相互枢動
によって、各ボール保持スペーサー２０…は、各ボール
１９…と共に自由に三次元的に方向転換し、本実施例の
ステアリング用ボールねじ３０で要求されるような複雑
な態様での運動が可能となる。

【００３９】また、薄肉屈曲部２１が屈曲されると、ボ
ール１９…と厚肉保持部２２ａ，２２ｂとの間に隙間が
できる。この隙間から潤滑剤が入り込み、ボール１９へ
の潤滑が充分になされる。

【００４０】上述したように、複数のボール１９…は交
互に配列された厚肉保持部２２ａ，２２ｂで保持される
ので、負荷転走路において隣接するボール１９…が転が
り運動中に相互に擦れ合うことがなく、ボール１９…の
相互摩擦を低減できる。このボール１９…の相互摩擦の
低減は、ハンドルフィーリングの向上につながる。ま
た、ボール保持スペーサー２０の厚肉保持部２２ａ，２
２ｂはボール１９…の形状に合わせた球面状凹部２３で
ボール１９…を保持しているので、ボール保持スペーサ
ー２０とボール１９…との接触面圧を小さくすることが
できる。このため、ボール１９…の循環中に衝突音の発
生がより抑えられ、ボール１９…が円滑に潤滑する。ま
た、ボール循環路の屈曲路において、薄肉屈曲部２１が
屈曲し、捻れ、又、１つのボール１９を挟んで前後に位
置するボール保持スペーサー２０同士が該ボール１９を
中心として相互枢動し、これらによってボールおよびボ
ール保持スペーサの循環がスムーズになされる。

【００４１】ところで、本ステアリング用ボールねじ７
の例では、ねじ軸８のボール転走溝１０を転がるボール
１９…をリターンパイプ１６を用いて掬い上げ、数巻き
分戻したが、他に、図８乃至図１０に示すように、ボー
ル１９…を掬い上げるデフレクタ６１をナット１５に設
ける構成が挙げられる。すなわち、ねじ軸８のボール転
走溝１０上を転走してきたボール１９…をこのデフレク
タ６１によって該ボール転走溝１０から離脱させ、ねじ
軸８の外径部を飛び越えて１リード前のボール転走溝１
０に戻すものである。また、図示はしないが、ナット１
５を、ボール転走溝３２ａが形成されたナット本体と、
該ナット本体の両端に装着される側蓋とで構成し、この
ナット本体にボールの戻し通路を形成し、両側蓋に該ボ
ール転走溝３２ａ、及び該戻し通路を互いに連通する連
通路を形成したいわゆる側蓋タイプのステアリング用ボ
ールねじも採用し得る。

【００４２】ここで、上記デフレクタ６１を備えたタイ
プのステアリング用ボールねじの場合について、図８乃
至図１０に基づいて詳述する。図９及び図１０に示すよ
うに、デフレクタ６１には略Ｓ字状のボール戻し溝６１
ａが形成されると共に、このボール戻し溝６１ａの中央
にはボール保持スペーサー２０の薄肉屈曲部２１を案内
する案内溝６１ｂが形成されている。また、上記ボール
戻し溝６１ａに進入してきたボール１９がねじ軸８の外
周を乗り越えられるよう、かかるボール戻し溝６１ａは
デフレクタ６１の中心位置において一番窪んだ形状とな
っている。

【００４３】上記のように構成された本実施例のステア
リング用ボールねじにおいては、ねじ軸８とナット１５
が相対的に回転すると、各ボール１９及びボール保持ス
ペーサー２０が該ナット１５に形成されたボール循環路
中を循環する。ボール循環路の構成と、該ボール循環路
中を循環するボール１９及びボール保持スペーサー２０
について詳述する。

【００４４】該ボール循環路は、ねじ軸８の周囲を取り
巻く略円環状に形成されているが、デフレクタ６１が取
り付けられた位置においてはねじ軸８の半径方向の外側
に向けて膨らんでいる。図９において、ねじ軸８のボー
ル転走溝１０上を転動する各ボール１９の中心を通る円
の半径をＲ１で、又、デフレクタ６１による弧状屈曲部
を通過する各ボール１９の中心を通る円の半径をＲ２に
て示している。

【００４５】かかる構成においては、ボール保持スペ−
サー２０がボール１９と共にデフレクタ６１のボール戻
し溝６１ａを通過する際に、ボール循環路の半径方向の
外側に向かって膨出し、ねじ軸８の外径部を乗り越える
一方、ボール戻し溝６１ａに沿ってＳ字状に蛇行し、ね
じ軸８の軸方向にボール転走溝１０の１リード分（図１
０において符号Ｐにて表す）だけ移動する。これによ
り、ボール１９及びボール保持スペーサー２０は１巻分
前のボール転走溝１０に戻され、ねじ軸８の周囲を循環
する。

【００４６】図７において、各ボール保持スペーサー２
０は、各々同士が相互枢動自在であることにより、各ボ
ール１９がその中心が上記半径Ｒ１から半径Ｒ２に沿う
ように転動するのによく追従して進行する。また、各ボ
ール保持スペーサー２０の薄肉屈曲部２１がその厚み方
向で柔軟に屈曲することから、図１０に示すようにデフ
レクタ６１の内部でＳ字状に案内される場合、つまり変
曲点を有する方向転換をなす場合であっても、円滑に通
過することができる。このように、薄肉屈曲部２１の自
在な屈曲（及び捻れ）、並びにボール保持スペーサー２
０同士の相互枢動によって、各ボール保持スペーサー２
０…は、各ボール１９…と共に自由に三次元的に方向転
換し、本実施例におけるような複雑な態様での運動が可
能となる。

【００４７】なお、上記側蓋タイプのステアリング用ボ
ールねじにおいても同様の効果が奏される。

【００４８】また、上記実施の形態では、ボール１９…
が無限循環するタイプのボールねじを示したが、本願発
明は有限タイプのボールねじ、すなわち、各ボールがね
じ軸のボール転走面にのみ沿って転動する形式にも適用
可である。

【００４９】また、ボールを回転摺動自在に保持する保
持部材としては、上記実施の形態で示したものに限られ
ず、種々の構成のものが適用可能である。例えば、上記
実施の形態では保持部材を互いに別体の複数のボール保
持スペーサー２０…により構成しているが、全体にして
帯状にして多数のボールを連結して保持する構成のもの
等が挙げられる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、一端側にラック歯を、他端側に螺旋状のボール
転走面を形成し、中空材からなるねじ軸と、該ねじ軸に
複数のボールを介して相対回転自在に組み付けたナット
と、前記複数のボールを回転摺動自在に保持する保持部
材とでステアリング用ボールねじを構成したので、負荷
転走路において、隣接するボールが転がり運動中に相互
に擦れ合うことがなく、ボールの相互摩擦を低減でき、
操舵フィーリングが向上する。また、ねじ軸が中空材で
形成されているので、ねじ軸を軸線方向に直線運動させ
る操舵トルクを低減することができる。

【００５１】また、請求項２の発明によれば、前記ナッ
トは前記ねじ軸のボール転走面に対応する負荷転走面を
含むボール循環路を有し、前記ボールは該ボール循環路
に配列・収容されて前記ねじ軸およびナットの相対回転
に伴って循環し、前記保持部材は複数のボール保持スペ
ーサからなり、各ボール保持スペーサは、前記ボールの
球面に対応する球面状凹部を両端に有して前記ボールを
挟んで配置される一対の厚肉保持部と、この一対の厚肉
保持部のみを連結する薄肉屈曲部とを備えるので、ボー
ル保持スペーサーの厚肉保持部がボールの形状に合わせ
た球面状凹部でボールを保持し、ボール保持スペーサー
とボールとの接触面圧を小さくなる。このため、ボール
の循環中に衝突音の発生が抑えられ、ボールが円滑に潤
滑する。さらに、負荷転走路および無負荷戻し通路とで
構成されるボール循環路の屈曲路において、薄肉屈曲部
が屈曲し、捻れ、又、１つのボールを挟んで前後に位置
するボール保持スペーサー同士が該ボールを中心として
相互枢動し、これらによってボールおよびボール保持ス
ペーサーの循環がスムーズになされる。そして、薄肉屈
曲部の屈曲によってボールと厚肉保持部との間に隙間が
できる。この隙間から潤滑剤が入り込み、ボールへの潤
滑が充分になされる。さらに、厚肉保持部を連結する薄
肉屈曲部は、帯状でその進行方向の厚みが均一なので、
該薄肉屈曲部を案内すべくボール循環路に形成される案
内溝の溝幅を薄肉屈曲部の厚みよりも若干大きく設定す
れば、ボール保持スペーサーはピッチングを生じること
なく安定して案内され、円滑な循環が保障される。

【００５２】さらに、請求項３の発明によれば、前記薄
肉屈曲部が前記ボールの片側にのみ設けられるので、ボ
ールがステアリング用ボールねじのような螺旋状の屈曲
されたボール循環路を循環する場合でも、薄肉屈曲部を
屈曲路に合わせて極く自在に撓ませることができる。し
たがって、ボール循環路中でボールをスムーズに循環さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態におけるステアリング用ボ
ールねじを組み込んだパワーステアリング装置を示すシ
ステム図。

【図２】上記パワーステアリング装置のねじ軸の一部断
面を含む側面図。

【図３】本発明の一実施形態におけるステアリング用ボ
ールねじを示す斜視図。

【図４】図３に示したステアリング用ボールねじが具備
するリターンパイプを示す斜視図。

【図５】上記ステアリング用ボールねじに組み込まれる
ボール保持スペーサーを示すもので、同図（ａ）は斜視
図、同図（ｂ）は平面図。

【図６】図３に示したステアリング用ボールねじの要部
であるリターンパイプ、ねじ軸及びボールを示す側面
図。

【図７】ボール循環路中での上記ボール保持スペーサー
の運動態様を示す図であり、（ａ）は薄肉屈曲部が屈曲
している状態を、（ｂ）はボール保持スペーサー同士が
相互枢動している状態を示す斜視図である。

【図８】本発明に係るボール保持スペーサーを適用して
なるデフレクタタイプのステアリング用ボールねじの一
部断面を含む斜視図である。

【図９】図８に示したステアリング用ボールねじの要部
の、ねじ軸軸方向に対して直角な断面を示す図である。

【図１０】図９におけるＧ−Ｇ矢視図である。

【図１１】従来のステアリング用ボールねじの負荷転走
路に充填されるボールを示す断面図。

【符号の説明】

７ ステアリング用ボールねじ ８ ねじ軸 ９ ラック歯 １０ ボール転走溝（ボール転走面） １１ ピニオン １５ ナット １９ ボール ２０ ボール保持スペーサ（保持部材） ２３ 球面状凹部 ２２ａ，２２ｂ 厚肉保持部 ２１ 薄肉屈曲部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端側にラック歯を、他端側に螺旋状の
   ボール転走面を形成し、中空材からなるねじ軸と、該ね
   じ軸に複数のボールを介して相対回転自在に組み付けた
   ナットと、前記複数のボールを回転摺動自在に保持する
   保持部材とを備えたことを特徴とするステアリング用ボ
   ールねじ。
2. 【請求項２】 前記ナットは前記ねじ軸のボール転走面
   に対応する負荷転走面を含むボール循環路を有し、前記
   ボールは該ボール循環路に配列・収容されて前記ねじ軸
   および前記ナットの相対回転に伴って循環し、 前記保持部材は複数のボール保持スペーサからなり、 各ボール保持スペーサは、前記ボールの球面に対応する
   球面状凹部を両端に有して前記ボールを挟んで配置され
   る一対の厚肉保持部と、この一対の厚肉保持部のみを連
   結する薄肉屈曲部とを備えることを特徴とする請求項１
   に記載のステアリング用ボールねじ。
3. 【請求項３】 前記薄肉屈曲部が前記ボールの片側にの
   み設けられることを特徴とする請求項２に記載のステア
   リング用ボールねじ。
4. 【請求項４】 車幅方向に延ばしたねじ軸の一端側にラ
   ック歯を形成し、このラック歯にピニオンを噛み合わ
   せ、前記ねじ軸の他端側に螺旋状のボール転走面を形成
   し、このねじ軸に複数のボールを介してナットを相対回
   転自在に組み付け、このナットを介して操舵トルクに応
   じた補助トルクを前記ねじ軸に付加するようにしたパワ
   ーステアリング装置において、 前記ねじ軸を中空材で形成し、 前記複数のボールを回転摺動自在に保持する保持部材を
   備えたことを特徴とするパワーステアリング装置。