JPH0586754U - ボールねじ式舵取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ギアハウジングの外側への突出部が少なくな
り、取付け位置が限定されず、また周辺部品への干渉を
生じることのないプリロード付与手段を備えたボールね
じ式舵取り装置を提供する。 【構成】 ボールナット５側面の軸心から偏った位置
に、軸心と略直交するプランジャ孔10を穿設し、このプ
ランジャ孔10に嵌挿したプランジャ11を、押しばね12に
より進出方向に付勢する一方、このプランジャ11の進出
長さを、プランジャ孔10の開口端に固定したガイド筒13
により制限する。また、ギアハウジング２の周壁を貫通
するねじ孔2aにねじ棒14を螺合固定し、このねじ棒14の
球面状をなす先端をギアハウジング２の内部に突出させ
て、ボールナット５が中立点に相当する移動位置にある
とき、ねじ棒14の突出端がプランジャ11の先端に弾接す
るようになし、この弾接に伴うプランジャ11の押し込み
により生じる押しばね12の反力をボールナット５に加
え、ボールナット５を軸心回りに回転付勢して、ラック
歯50とセクタ歯車40との噛合部に噛み合い負荷を与え
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、舵輪から舵取機構への伝動手段としてボールねじ機構を用いたボー ルねじ式舵取り装置に関し、更に詳しくは、ボールねじ機構のボールナットの外 側に形成されたラック歯とセクタ歯車との噛合部に、舵取機構の中立点において 所定の噛み合い負荷を与えるプリロード付与手段を備えたボールねじ式舵取り装 置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ボールねじ式舵取り装置は、舵輪（ステアリングホィール）に連なるボールね じ軸と舵取機構に連なるクロスシャフトとを、ギアハウジングの内部に互いに交 叉させて支承し、ボールねじ軸に螺合するボールナットの外側に形成したラック 歯と、クロスシャフトの一部に設けたセクタ歯車とを噛合させ、舵輪操作に応じ たボールねじ軸の回動により、ボールナットを軸長方向に移動させ、ラック歯と セクタ歯車との噛合によりクロスシャフトを揺動させて、ギアハウジングの外側 へのクロスシャフトの突出端に嵌着されたピットマンアームを介して舵取機構に 伝達する構成となっており、舵輪の回転が伝動効率に優れたボールねじにより減 速されて舵取機構に伝えられることから、荒れ地での走行を目的とした４ＷＤ車 両、車重が大きい大型車両に適した舵取り装置として広く普及している。

【０００３】 さて、自動車の走行安定性の向上のためには、舵取機構が中立点にある直進走 行時に、舵輪にガタ付きがなく、適度の剛性が付与されることが必要である。舵 輪の剛性不足に起因する直進走行時のふらつき感は、特に、大サイズの車輪を備 えた４ＷＤ車両、大型車両に顕著に生じることから、この種の車両に装備される ことが多いボールねじ式舵取り装置においては、舵取機構の中立点における舵輪 の剛性確保が重要な課題となっている。

【０００４】 ボールねじ式舵取り装置における舵輪のガタ付きは、主として、ボールナット 外側のラック歯とクロスシャフトに形成されたセクタ歯車との噛合隙間（バック ラッシ）に起因することから、組み立て段階においては、ラック歯とセクタ歯車 とを所定の予圧下にて噛合させ、中立点における舵輪の剛性を確保する対策が施 されているが、この対策では、前記噛合部における初期摩耗によるバックラッシ の発生は避け得ず、経時的なバックラッシの増大により舵輪剛性が低下する問題 が残る。

【０００５】 この問題を解決するものとして、独国特許公開公報No.2805800号（1979年12月 13日公開）には、舵取機構の中立点において前記ラック歯と前記セクタ歯車との 噛合部に所定の噛み合い負荷を与えるプリロード付与手段を備えたボールねじ式 舵取り装置が開示されている。図４は、この種のボールねじ式舵取り装置の要部 を示す横断面図である。

【０００６】 ギアハウジング２内には、ボールねじ軸３とクロスシャフト４とが、相互に適 長離隔して略垂直をなして交叉し、夫々の軸心回りでの回動自在に支持されてい る。ボールねじ軸３には、ギアハウジング２の内部に収納されたボールナット５ が、両者間を循環する図示しない多数のボールを介して螺合させてあり、またギ アハウジング２外側へのボールねじ軸３の突出端は、図示しない舵輪に連結され ている。一方、ギアハウジング２外側へのクロスシャフト４の突出端は、図示し ない舵取機構に連結してあり、ギアハウジング２内側のクロスシャフト４の中途 に設けたセクタ歯車40は、前記ボールナット５の外側に形成されたラック歯50に 噛合させてある。

【０００７】 而して、舵輪の操作に連動するボールねじ軸３の回動は、ボールナット５の軸 長方向（紙面に直交する方向）の移動に変換され、更に、ボールナット５外側の ラック歯50とセクタ歯車40との噛合部を介してクロスシャフト４の回動に変換さ れることになり、このクロスシャフト４の回動が舵取機構に伝達されて舵取りが 行われる。

【０００８】 図４に明らかな如く、ボールナット５外側のラック歯50とセクタ歯車40との噛 合部におけるバックラッシを解消し、両者間に所定の噛み合い負荷を与えるため には、ボールナット５を軸心回りに回転させればよい。この作用をなすプリロー ド付与手段６は、前記ボールナット５がギアハウジング２内において前記中立点 に相当する移動位置にあるとき、該ボールナット５の側面の軸心から離れた一点 にばね力を加えて軸心回りに回転付勢する構成となっている。

【０００９】 図５は、図４のＶ−Ｖ線による拡大断面図であり、プリロード付与手段６の構 成を示している。図４及び図５に示す如く従来のプリロード付与手段６は、固定 部としてのギアハウジング２のボールナット５を囲繞する周壁に、これを内外に 貫通する装着孔2bを形成し、該装着孔2bの内奥側に円筒状をなすガイド筒60を嵌 挿し、このガイド筒60に軸長方向への摺動自在にプランジャ61を内嵌して、これ らを前記装着孔2bの外側にねじ込み固定した有底円筒形の押え筒62により押えつ け、該押え筒62の底面との間に介装した押しばね63により前記プランジャ61をギ アハウジング２の内側に向けて付勢し、この付勢によるプランジャ61の突出を前 記ガイド筒60の端縁により拘束する一方、ギアハウジング２の内部を移動するボ ールナット５側面の軸心から適長偏った位置に突起64を設けてなる。

【００１０】 ボールナット５の軸長方向における前記突起64の突設位置は、前述の如く軸長 方向に移動するボールナット５が、舵取機構の中立点に相当する移動位置にある とき、ギアハウジング２の内側に突出する前記プランジャ62の先端に整合し、該 先端に押しばね63のばね力に抗して弾接するように設定してある。而して、舵取 機構が中立点にあるときボールナット５には、側面の突起64及びこれに弾接する プランジャ62を介して、前記押しばね63のばね力が作用することになり、この作 用位置が軸心から偏った位置にあることから、ボールナット５は前記ばね力によ り軸心回りに回転付勢されて、該ボールナット５外側のラック歯50とセクタ歯車 40との噛合部に噛み合い負荷が与えられ、中立点にある舵輪に適度の剛性が付与 される。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】

さて、以上の如き構成の従来のプリロード付与手段６を備えたボールねじ式舵 取り装置においては、プランジャ61及び押しばね63を収納するガイド筒60及び押 え筒62の装着のため、図示の如く、ギアハウジング２の一部を外側に突出させた 状態に厚肉化せざるを得ないが、ボールねじ軸３、クロスシャフト４及びボール ナット５を収納する前記ギアハウジング２は、車室内に配された舵輪から延設さ れた舵輪軸（ステアリングコラム）の下端に位置し、配設空間が限られたエンジ ンルーム内に配されることから、ギアハウジング２における前述した突出部分が エンジンルーム内の他の配設部品に干渉しないように、ギアハウジング２の周上 におけるプリロード付与手段６の取付け位置が限定される難点があり、また取付 け位置によっては、エンジンルーム内の他の配設部品の配置変えを強いられると いう不都合がある。

【００１２】 本考案は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ギアハウジングの外側への 突出部が少なく、取付け位置が限定されず、また周辺部品への干渉を生じること のないプリロード付与手段を備えたボールねじ式舵取り装置を提供することを目 的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

本考案に係るボールねじ式舵取り装置は、舵輪操作に応じたボールねじ軸の回 動を、ギアハウジング内部でのボールナットの軸長方向の移動に変換し、該ボー ルナット外側のラック歯に噛合するセクタ歯車を介して舵取機構に伝達する構成 を有し、前記舵取機構の中立点に相当する移動位置にあるとき前記ボールナット を軸心回りに回転付勢して、前記ラック歯と前記セクタ歯車との噛合部に所定の 噛み合い負荷を与えるプリロード付与手段を備えたボールねじ式舵取り装置にお いて、前記プリロード付与手段は、前記ギアハウジングの周壁を貫通するねじ孔 に外側から螺合固定してあり、内側への突出端が球面状をなすねじ棒と、前記ボ ールナット側面の軸心から偏った位置に、該軸心と略直交する向きに穿設された プランジャ孔と、該プランジャ孔に進退自在に嵌挿されたプランジャと、該プラ ンジャを進出する向きに付勢する押しばねとを備え、ボールナットが前記移動位 置にあるとき前記プランジャの先端が前記ねじ棒の突出端に弾接し、前記プラン ジャ孔の底面を介して作用する前記押しばねの反力により前記ボールナットを回 転付勢する構成としてあることを特徴とする。

【００１４】

【作用】

本考案においては、押しばねにより付勢されるプランジャを、ギアハウジング の内部を移動するボールナット側に構成し、またギアハウジングの相当位置に外 側から螺合固定されるねじ棒の先端を球面状とすることにより、ギアハウジング の内面に突起を設け、ボールナットが中立点に相当する移動位置にあるとき前記 プランジャの先端が前記突起に弾接するようになし、このとき、軸心から偏った 位置に作用する前記押しばねの反力によりボールナットを回転付勢して、ボール ナット外側のラック歯と、舵取機構に連なるセクタ歯車との噛合部に噛み合い負 荷を与える。

【００１５】

【実施例】

以下本考案をその実施例を示す図面に基づいて詳述する。図１は本考案に係る ボールねじ式舵取り装置の要部を示す側断面図、図２は図１のII−II線による横 断面図である。

【００１６】 図中２はギアハウジングであり、該ギアハウジング２内には、ボールねじ軸３ とクロスシャフト４とが、相互に適長離隔して略垂直をなして交叉し、夫々の軸 心回りでの回動自在に支持されている。ボールねじ軸３は、軸長方向への摺動自 在にギアハウジング２の内部に保持されたボールナット５に挿入されており、こ れらは、両者間に介在する多数のボール30，30…を介して螺合し、ボールねじ機 構を構成している。ボールナット５の外側には、適宜の長さ範囲に亘ってラック 歯50が形成されており、このラック歯50は、前記クロスシャフト４の中途に設け たセクタ歯車40に噛合させてある。

【００１７】 ギアハウジング２の外側において、ボールねじ軸３は舵輪に、またクロスシャ フト４は舵取機構に夫々連結してあり、舵輪の回動操作が行われた場合、これに 伴うボールねじ軸３の回動に応じてボールナット５が軸長方向に移動し、更にこ の移動が、ラック歯50とセクタ歯車40との噛合部を介してクロスシャフト４の回 動に変換され、該クロスシャフト４の回動が舵取機構に伝達されて舵取りが行わ れるようになっている。

【００１８】 なお図示のボールねじ式舵取り装置は、ギアハウジング２の内側をシリンダ室 とし、このシリンダ室内にて摺動するボールナット５をピストンとして備えたパ ワーシリンダの発生力により舵取りを補助する動力舵取装置（パワーステアリン グ装置）を構成している。前記パワーシリンダは、ボールナット５の外周に巻着 されたシール部材5aによりシリンダ室を軸長方向に分割し、前記ボールナット５ の両側に液密に封止された一対の圧油室Ｓ₁ ，Ｓ₂ を形成してなり、舵輪操作に 応じて送給される油圧により両圧油室Ｓ₁ ，Ｓ₂ 間に生じる圧力差によってボー ルナット５を押圧し、該ボールナット５の移動に応じて前述の如く行われる舵取 りを補助する構成となっている。

【００１９】 前記圧油室Ｓ₁ ，Ｓ₂ への送給油圧を制御する油圧制御弁７は、ギアハウジン グ２の一側に同軸的に連設された筒形をなすバルブハウジング20の内部に構成さ れている。図１に示す如くボールねじ軸３は、バルブハウジング20の連設側端部 に嵌着されたスラスト軸受21により支持されており、該ボールねじ軸３の端部に は、バルブハウジング20の他側から挿入された中空の入力軸８の先端部が適長嵌 入され、これらは、入力軸８の中空部に内挿されたトーションバー70を介して同 軸的に連結されている。油圧制御弁７は、バルブハウジング20の内部に支承され てボールねじ軸３の端部に連結された筒形のバルブボディー7aの内側に、入力軸 ８の外周に一体的に形成された弁体7bを備えてなる。

【００２０】 バルブハウジング20の外側に突出する入力軸８の他端は、図示しない舵輪に連 結されており、舵輪操作がなされた場合、入力軸８に加わる操舵トルクに応じて トーションバー70に捩れが生じ、これに伴ってボールねじ軸３及びバルブボディ ー7aと入力軸８及び弁体7bとの間に相対角変位が生じる。油圧制御弁７は、この 相対角変位を利用して油圧の給排動作をなす公知のものであり、具体的には、図 示しない油圧源からポンプポート7cを介して送給される油圧を、ボールナット５ 両側の圧油室Ｓ₁ ，Ｓ₂ の一方に前記相対角変位に応じて選択的に振り分け、こ れに伴って他方の圧油室Ｓ₂ ，Ｓ₁ から還流する油をタンクポート7dを経て油タ ンクに排出する動作をなす。

【００２１】 図２に示す如くクロスシャフト４中途のセクタ歯車40は、軸長方向に傾斜した 面に形成してあり、ボールナット５外側のラック歯50とセクタ歯車40との噛合隙 間（バックラッシ）は、クロスシャフト４を軸長方向に移動させることにより調 節できる。ギアハウジング２内側のクロスシャフト４の一端部には、該端部に対 向してギアハウジング２に螺合された調節ねじ９の先端が突き当ててあり、該調 節ねじ９の回転に応じてクロスシャフト４を軸長方向に移動させ得る構成となっ ている。この構成により、クロスシャフト４をギアハウジング２内に支承し、ラ ック歯50にセクタ歯車40を噛合させた後、前記調節ねじ９を回転させてクロスシ ャフト４を移動させることにより、セクタ歯車40とラック歯50とを所定の予圧下 にて噛合させる噛み合わせ調節が行える。

【００２２】 更に、前記噛合部における経時的なバックラッシの増大による舵輪剛性の低下 を補償し、舵取機構の中立点においてボールナット５を軸心回りに回転付勢し、 ラック歯50とセクタ歯車40との間に所定の噛み合い負荷を与えるプリロード付与 手段１が、図１に示す如く、ボールナット５の軸長方向の略中央であって、軸心 から適長偏った位置に構成されている。

【００２３】 図３は、図２の III−III 線による拡大断面図であり、プリロード付与手段１ の構成を示している。図２及び図３に示す如く、ボールナット５側面の軸心から 偏った位置には、軸心と略直交する向きに適宜の深さを有してプランジャ孔10が 穿設してあり、このプランジャ孔10にはプランジャ11が嵌挿され、プランジャ孔 10の底面との間に介装された押しばね12により進出方向に付勢してある。また、 プランジャ孔10の開口端には、プランジャ11の進出動作を案内すると共に、プラ ンジャ11の進出長さをその内側端面との当接により制限するガイド筒13がねじ込 み固定されている。

【００２４】 一方ギアハウジング２には、ボールナット５を囲繞する周壁の一部を内外に貫 通する態様にてねじ孔2aが形成してあり、このねじ孔2aには、ギアハウジング２ の外側からねじ棒14が螺合固定してある。ギアハウジング２の内側に突出するね じ棒14の先端は、図示の如く、球面状をなして加工されており、該ねじ棒14の螺 合位置は、前述の如く軸長方向に移動するボールナット５が舵取機構の中立点に 相当する移動位置にあるとき、球面状をなすねじ棒14の突出端がボールナット５ の側面から突出するプランジャ11の先端に弾接するように設定してある。

【００２５】 以上の如く構成されたプリロード付与手段１においては、ボールナット５が中 立点に相当する移動位置にある場合、ギアハウジング２内側へのねじ棒14の突出 端への弾接により、プランジャ11にプランジャ孔10の内奥側に押し込む力が加わ り、この押し込みに伴って縮短する押しばね12のばね力がボールナット５に作用 することになり、この作用位置が軸心から偏った位置にあることから、ボールナ ット５は前記ばね力により軸心回りに回転付勢されて、該ボールナット５外側の ラック歯50とセクタ歯車40との噛合部に噛み合い負荷が与えられ、中立点にある 舵輪に適度の剛性が付与される。

【００２６】 このようにプリロード付与手段１においては、ボールナット５側に装着したプ ランジャ11とギアハウジング２側に固定されたねじ棒14との弾接により、図４及 び図５に示す従来のプリロード付与手段６と全く同等のプリロード付与が行われ るが、ギアハウジング２には、ねじ孔2aへのねじ棒14の螺合を必要とするのみで あり、図２に明らかな如く、ギアハウジング２の外側にはねじ棒14の頭部が突出 するに過ぎず、ギアハウジング２が配設されるエンジンルーム内において周辺部 品との干渉が生じる虞は少ない。

【００２７】 また、前記ねじ棒14の先端が球面状であることから、図３に示すボールナット ５の移動経路上において、ねじ棒14の突出端は常に円弧形状をなし、プランジャ 11先端との弾接は、ねじ棒14のねじ込み程度の如何に拘わらず良好に生じる。従 って、ねじ孔2aの内周及びねじ棒14の外周におけるねじの形成に際し、高精度で の加工を必要とせず、また、組立て終了後にギアハウジング２の外側からねじ棒 14のねじ込み長さを調節することにより、ボールナット５に付与される付勢力、 即ち、ラック歯50とセクタ歯車40との間に付与される噛み合い負荷を自在に調節 できる利点もある。

【００２８】

【考案の効果】

以上詳述した如く本考案に係るボールねじ式舵取り装置においては、ギアハウ ジングの内部を移動するボールナット側に、押しばねの付勢により軸心から偏っ た位置に突出するプランジャを設け、ギアハウジングに外側から螺合固定される ねじ棒の先端を球面状とすることによりギアハウジングの内面に突起を設けて、 ボールナットが中立点に相当する移動位置にあるときプランジャの先端が突起に 弾接するようになし、このとき、前記押しばねの反力によりボールナットを回転 付勢して、ボールナット外側のラック歯と、舵取機構に連なるセクタ歯車との噛 合部に噛み合い負荷を与えるプリロード付与手段を備えるから、ギアハウジング の外側への突出部が前記ねじ棒の頭部のみとなり、周辺部品への干渉が少なく、 プリロード付与手段の取付け位置が限定されることがない等、本考案は優れた効 果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るボールねじ式舵取り装置の要部を
示す側断面図である。

【図２】本考案に係るボールねじ式舵取り装置の横断面
図である。

【図３】図２の III−III 線による拡大断面図である。

【図４】従来のボールねじ式舵取り装置の要部を示す横
断面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線による拡大断面図である。

【符号の説明】

１ プリロード付与手段 ２ ギアハウジング ３ ボールねじ軸 ４ クロスシャフト ５ ボールナット ７ 油圧制御弁 10 プランジャ孔 11 プランジャ 12 押しばね 13 ガイド筒 14 ねじ棒 40 セクタ歯車 50 ラック歯

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 舵輪操作に応じたボールねじ軸の回動
   を、ギアハウジング内部でのボールナットの軸長方向の
   移動に変換し、該ボールナット外側のラック歯に噛合す
   るセクタ歯車を介して舵取機構に伝達する構成を有し、
   前記舵取機構の中立点に相当する移動位置にあるとき前
   記ボールナットを軸心回りに回転付勢して、前記ラック
   歯と前記セクタ歯車との噛合部に所定の噛み合い負荷を
   与えるプリロード付与手段を備えたボールねじ式舵取り
   装置において、前記プリロード付与手段は、前記ギアハ
   ウジングの周壁を貫通するねじ孔に外側から螺合固定し
   てあり、内側への突出端が球面状をなすねじ棒と、前記
   ボールナット側面の軸心から偏った位置に、該軸心と略
   直交する向きに穿設されたプランジャ孔と、該プランジ
   ャ孔に進退自在に嵌挿されたプランジャと、該プランジ
   ャを進出する向きに付勢する押しばねとを備え、ボール
   ナットが前記移動位置にあるとき前記プランジャの先端
   が前記ねじ棒の突出端に弾接し、前記プランジャ孔の底
   面を介して作用する前記押しばねの反力により前記ボー
   ルナットを回転付勢する構成としてあることを特徴とす
   るボールねじ式舵取り装置。