JP2000247248A - 油圧式パワーステアリング装置の反力機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 車両に用いられる油圧式パワーステアリング
装置の反力機構において、中・高速走行時における直進
の安定感を維持・向上させつつ、構造の簡単化と部品点
数の削減、製作コストの低減を図る。 【解決手段】 出力軸４と一体に回転するスリーブ８と
入力軸３との相対的な回転量差に応じて、圧油がパワー
シリンダの左右油室のいずれかに供給されて、操舵補助
力が出力され、トーションバー５には、中立時、予圧が
付与されてなる反力機構20が、スリーブの端部にカシメ
もしくは圧入により一体に結合され、ボール22が挿入さ
れる透孔28を周方向に複数有するリング状のボールホル
ダー21と、複数のボール22と、ボールを外方から押圧す
るリング状の板ばね23と、入力軸の外周面に形成され、
ボールを着座させることができる凹部26を有するカム面
25とからなり、中立時、板ばねが、ボールを外方から押
圧して、ボールホルダーの透孔を通してカム面の凹部26
に着座させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願の発明は、車両に用いら
れる油圧式パワーステアリング装置の反力機構に関し、
特に反力機構の構造の簡単化と部品点数の削減、製作コ
ストの低減等を図った油圧式パワーステアリング装置の
反力機構に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、車両に用いられる油圧式パワーステ
アリング装置においては、ステアリングホイールに連動
連結された入力軸が、トーションバーを介して出力軸に
連結され、出力軸と一体に回転するスリーブと入力軸と
の相対的な回転量差に応じて、圧油が、パワーシリンダ
の左右油室のいずれかに供給されて、操舵補助力が出力
されるようになっている。

【０００３】ここで、トーションバーのばね定数は、車
両の駐車時や低速走行時を基準にして、これらの時に必
要な操舵補助力が得られるように設定されるので、据切
り荷重が軽くなるように、できるだけ低く設定される傾
向がある。

【０００４】このため、中・高速走行時には、トーショ
ンバーが微小振動し易くなり、直進の安定感（剛性感）
が低下して、操向にフラフラ感が残ってしまい、ドライ
バーに不安感を抱かせる虞があった。

【０００５】そこで、このような中・高速走行時におけ
る操向のフラフラ感を解消するために、トーションバー
に、油圧式パワーステアリング装置が中立状態にあると
き（中立時）、予圧を付与することが行なわれている。

【０００６】このようにすることにより、中立状態の近
傍で、トーションバーおよび該トーションバーの一端に
一体に連結された入力軸の回転が重くなり、入力軸に連
動連結されたステアリングホイールの操舵も重くなっ
て、ドライバーは、操向の手応え感を得るようになり、
中・高速走行時にあっても、直進の安定感（剛性感）が
得られて、操向のフラフラ感は解消される。

【０００７】トーションバーに、中立時、予圧を付与す
る機構としては、操舵反力を予圧に転換できるように構
成された反力機構が専ら使用され、各種のものが提案さ
れている（特開平４−２５７１号公報、特表平６−５０
７３６２号公報等参照）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のものは、いずれも、構造が複雑であり、部品点数が多
くなり、生産性に優れたものとはいえなかった。

【０００９】本願の発明は、従来の油圧式パワーステア
リング装置の反力機構が有する前記のような問題点を解
決して、中・高速走行時における直進の安定感（剛性
感）を維持・向上させつつ、反力機構の構造の簡単化と
部品点数の削減、製作コストの低減を可能にする油圧式
パワーステアリング装置の反力機構を提供することを課
題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段および効果】本願の発明
は、前記のような課題を解決した油圧式パワーステアリ
ング装置の反力機構に係り、その請求項１に記載された
発明は、ステアリングホイールに連動連結された入力軸
が、トーションバーを介して出力軸に連結され、前記出
力軸と一体に回転するスリーブと前記入力軸との相対的
な回転量差に応じて、圧油が、パワーシリンダの左右油
室のいずれかに供給されて、操舵補助力が出力されるよ
うにされ、前記トーションバーには、中立時、予圧が付
与されてなる油圧式パワーステアリング装置の反力機構
が、前記スリーブの端部にカシメもしくは圧入により一
体に結合され、ボールが挿入される透孔を周方向に複数
有するリング状のボールホルダーと、複数の前記ボール
と、前記ボールを外方から押圧するリング状の板ばね
と、前記入力軸の外周面に形成され、前記ボールを着座
させることができる凹部を有するカム面とからなり、中
立時、前記板ばねが、前記ボールを外方から押圧して、
前記ボールホルダーの透孔を通して前記カム面の凹部に
着座させるようにされたことを特徴とする油圧式パワー
ステアリング装置の反力機構である。

【００１１】請求項１に記載された発明は、前記のよう
に構成されているので、トーションバーに中立時予圧が
付与されてなる油圧式パワーステアリング装置の反力機
構が、リング状のボールホルダーと、複数のボールと、
リング状の板ばねと、入力軸の外周面に形成されたカム
面とのみからなり、反力機構の構造が簡単化されて、部
品点数が削減され、製作コストを低減することができ
る。

【００１２】また、反力機構の基盤要素をなすボールホ
ルダーは、スリーブとは別体に形成されて、該スリーブ
の端部にカシメもしくは圧入により一体に結合されるの
で、従来の構造に対して大規模な設計変更にならず、し
かも、スリーブと入力軸との組合せにおける中立出し後
に、該スリーブの端部にカシメもしくは圧入により一体
に結合することができ、反力機構の設定が容易になる。

【００１３】また、請求項２記載のように請求項１記載
の発明を構成することにより、ボールホルダーの外周面
に、その全周を巡って凹溝が形成され、該凹溝の溝底
に、透孔と、板ばねの両端の自由端を係止する係止孔と
がそれぞれ形成され、板ばねが凹溝に嵌装され、板ばね
の両端の自由端が係止孔に係止されて、板ばねの軸方向
および周方向の移動が規制されるようにされる。

【００１４】この結果、透孔にボールを挿入し、凹溝に
板ばねを嵌装して、板ばねの両端の自由端を係止孔に係
止させるだけで、反力機構を組み立てることができ、そ
の組立がきわめて容易になる。また、その構造がさらに
簡単化される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図１ないし図５に図示され
る本願の請求項１および請求項２に記載された発明の一
実施形態について説明する。図１は、本実施形態におけ
る反力機構が適用された油圧式パワーステアリング装置
のギヤボックスのロータリーバルブ収容側部分の縦断面
図、図２は、図１のギヤボックスのロータリーバルブ収
容側部分からギヤボックスハウジングを除いた部分（組
立体）の分解斜視図、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線
で切断した反力機構部分の横断面図、図４は、図３の部
分拡大図、図５は、図１の油圧式パワーステアリング装
置の特性図である。

【００１６】図１および図２において、本実施形態にお
ける反力機構20が適用された油圧式パワーステアリング
装置１は、ラックアンドピニオン式パワーステアリング
装置であって、図示されない車両のステアリングホイー
ルに連動連結された入力軸３が、ギヤボックスのロータ
リーバルブ収容側部分２内において、出力軸（ピニオン
軸）４とトーションバー５を介して連結されており、該
出力軸４に形成されたピニオン４a と噛み合うラックを
有するラックシャフト６が、図示されないギヤボックス
のラックシャフト・パワーシリンダ収容側部分内に、図
１において紙面と直交する方向に摺動自在に収容されて
いる。

【００１７】ロータリーバルブは、周知の構造のもので
あり、後述するスリーブ８を回転弁体として、該スリー
ブ８と、作動油の還流口30と切換油路31とを有する入力
軸３と、給排油ポート９、10とパワーシリンダの左右油
室に連なる左右シリンダポート11、12とを有するバルブ
ハウジング（ギヤボックスのロータリーバルブ収容側部
分２のハウジング）との組立体として構成されている。

【００１８】出力軸４の上端部には、ピン７を介してス
リーブ８が該出力軸４と一体に回転するようにして連結
されている。32は出力軸４を軸受するボールベアリン
グ、33は出力軸４がバルブハウジングを貫通する部分を
軸封するオイルシールである。なお、入力軸３がバルブ
ハウジングを貫通する部分にも、同様のボールベアリン
グ34、オイルシール35が介設されている。

【００１９】したがって、車両の駐車時や低速走行時
に、入力軸３がステアリングホイールの転舵により左右
いずれかの方向に回転されると、車輪側からの路面反力
により、出力軸４の回転は遅れて、トーションバー５は
捩じれる。

【００２０】これにより、出力軸４と一体のスリーブ８
と入力軸３との間に相対的な回転量差が生じて、図示さ
れないオイルポンプにより圧送されて給油ポート９から
スリーブ８内に流入してきた作動油は、スリーブ８内に
おいて油路を切り換えられて、左シリンダポート11もし
くは右シリンダポート12から、図示されないパワーシリ
ンダの左右いずれか一方のシリンダ室（油室）に送られ
て、操舵補助力が出力され、パワーアシストがなされ
る。

【００２１】左右いずれか他方のシリンダ室（油室）か
ら押し出されて右シリンダポート12もしくは左シリンダ
ポート11からスリーブ８内に流入してきた作動油は、入
力軸３に形成された作動油の還流口30を経て排油ポート
10から図示されないリザーバタンクに還流される。

【００２２】ここで、トーションバー５には、図５に図
示されるように、油圧式パワーステアリング装置１が中
立状態（トーションバー５の捩れ角零）にあるとき、予
圧および該予圧に基づく初期トルクＴ₀ が負荷されてお
り、この予圧が操舵反力として作用するので、油圧式パ
ワーステアリング装置１の中立状態からの乖離変動は抑
制される。

【００２３】これにより、中・高速走行時においても、
直進性が阻害されることはなく、直進の安定感（剛性
感）が得られて、操向のフラフラ感は解消され、ドライ
バーに不安感を抱かせる虞は生じない。

【００２４】なお、トーションバー５のばね定数は、ト
ーションバー５に予圧が負荷されることにより、予圧が
負荷されない場合より低く設定されてよい。このばね定
数は、トーションバー５に作用するトルクＴと捩れ角θ
との直線関係として示されるが、本実施形態において
は、この直線関係には、わずかにヒステリシスが生じて
いる（図５参照）。

【００２５】次に、トーションバー５に予圧を作用させ
る反力機構20の構造について、詳細に説明する。図１な
いし図３に図示されるように、反力機構20は、スリーブ
８の上端部にカシメもしくは圧入により一体に結合さ
れ、ボール22が挿入される透孔28を周方向に複数（２
個）有するリング状のボールホルダー21と、複数（２
個）の鋼製のボール22と、該ボール22を外方から押圧す
るリング状の板ばね23と、入力軸３の外周面に切り欠き
形成され、ボール22を着座させることができる縦条の凹
部26を有するカム面25とからなっている。

【００２６】ボールホルダー21には、その外周面の全周
を巡って凹溝27が形成され、該凹溝27の溝底には、前記
した透孔28と、板ばね23の両端の自由端を係止する２個
の係止孔29とがそれぞれ形成されている。

【００２７】そして、板ばね23が、ボールホルダー21の
凹溝27に嵌装され、板ばね23の両端の自由端が、係止孔
29に係止されることにより、該板ばね23の軸方向および
周方向の移動が規制されるようになっている。凹溝27の
両側壁は、板ばね23の軸方向移動を規制するフランジと
して機能している。

【００２８】したがって、油圧式パワーステアリング装
置１が中立状態にあるときには、図３および図４に図示
されるように、板ばね23は、２個のボール22を半径方向
外方から内方に押圧して、ボールホルダー21の透孔28を
通してカム面25の凹部26に着座させる。

【００２９】ここで、いま、車両の中・高速走行時、入
力軸３が左右いずれかの方向に微小回動しようとする
と、入力軸３は、ボール22を外方に押し退けて同方向に
回転しようとするが、ボール22は、板ばね23により外方
から強く押し込められるので、カム面25の凹部26に着座
したままであり、入力軸３は、容易には回転することが
できない。

【００３０】したがって、トーションバー５も、容易に
は捩じれることができず、トーションバー５は、予圧お
よび該予圧に基づく初期トルクＴ₀ が付加されたと同様
の状態になる（図５参照）。この予圧の大きさは、凹部
26の大きさ（ボール22の着座径）を変えることにより、
容易に調節することができる。

【００３１】このようにして、車両の中・高速走行時、
入力軸３およびトーションバー５の微小回動（振動）は
抑制され、ステアリングホイールには操舵の抵抗感が感
じられて、直進性が阻害されることはなくなり、直進の
安定感（剛性感）が得られて、操向のフラフラ感は解消
される。

【００３２】入力軸３が左右いずれかの方向にステアリ
ングホイールにより強い力で回転させられると、入力軸
３は、板ばね23の付勢力に抗してボール22を外方に押し
退けて、カム面25の凹部26から離座させる。

【００３３】以後、入力軸３は、ボール22をカム面25上
で転がしながら回転して、入力軸３と出力軸４との間に
は相対的な回転量差が生じ、トーションバー５は捩じれ
る。このようにして、通常のパワーアシストが得られる
ようになる。

【００３４】ボールホルダー21をスリーブ８の上端部に
カシメもしくは圧入により一体に結合させるに当たって
は、ボールホルダー21の透孔28の中心を入力軸３のカム
面25の凹部26の中心に合わせる必要があるが、この心合
わせは、スリーブ８と入力軸３との組合せにおける中立
出しを行なって後、行なうことができるので、反力機構
20の設定は容易である。

【００３５】ボールホルダー21の上端面には、入力軸３
の周面に形成されたリング状の凹溝に嵌着されるサーク
リップ24が当接させられて、ボールホルダー21および該
ボールホルダー21と一体のスリーブ８の軸方向移動が規
制されている。

【００３６】本実施形態は、前記のように構成されてい
るので、次のような効果を奏することができる。トーシ
ョンバー５に中立時予圧が付与されてなる油圧式パワー
ステアリング装置１の反力機構20が、リング状のボール
ホルダー21と、複数のボール22と、リング状の板ばね23
と、入力軸３の外周面に形成されたカム面25とのみから
なるので、反力機構20の構造が簡単化され、部品点数が
削減されて、製作コストを低減することができる。

【００３７】また、反力機構20の基盤要素をなすボール
ホルダー21は、スリーブ８とは別体に形成されて、該ス
リーブ８の端部にカシメもしくは圧入により一体に結合
されているので、従来の構造に対して大規模な設計変更
にならず、しかも、スリーブ８と入力軸３との組合せに
おける中立出し後に、該スリーブ８の端部にカシメもし
くは圧入により一体に結合することができ、入力軸３の
カム面25の凹部26の中心にボールホルダー21の透孔28の
中心を容易に合わせることでき、反力機構20の設定が容
易になる。

【００３８】また、ボールホルダー21の外周面に、その
全周を巡って凹溝27が形成され、該凹溝27の溝底に、透
孔28と、板ばね23の両端の自由端を係止する係止孔29と
がそれぞれ形成され、板ばね23が凹溝27に嵌装され、板
ばね23の両端の自由端が係止孔29に係止されて、板ばね
23の軸方向および周方向の移動が規制されるようになっ
ている。

【００３９】この結果、透孔28にボール22を挿入し、凹
溝27に板ばね23を嵌装して、板ばね23の両端の自由端を
係止孔29に係止させるだけで、反力機構20を組み立てる
ことができ、その組立がきわめて容易になる。また、そ
の構造がさらに簡単化される。

【００４０】本実施形態において、ボールホルダー21に
形成される透孔28の数およびボール22の数は２個とされ
たが、これに限定されず、これより多数個にされてもよ
い。

【００４１】また、カム面25は、入力軸３の外周面に切
り欠き形成されたが、これに限定されず、入力軸３をや
や小径にして、該入力軸３の外周面それ自体をカム面と
して使用するようにすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の請求項１および請求項２に記載された発
明の一実施形態における反力機構が適用された油圧式パ
ワーステアリング装置のギヤボックスのロータリーバル
ブ収容側部分の縦断面図である。

【図２】図１のギヤボックスのロータリーバルブ収容側
部分からギヤボックスハウジングを除いた部分（組立
体）の分解斜視図である。

【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した反力機構部
分の横断面図である。

【図４】図３の部分拡大図である。

【図５】図１の油圧式パワーステアリング装置の特性図
である。

【符号の説明】

１…油圧式パワーステアリング装置、２…ギヤボックス
（ロータリーバルブ収容側部分）、３…入力軸、４…出
力軸（ピニオン軸）、４a …ピニオン、５…トーション
バー、６…ラックシャフト、７…ピン、８…スリーブ
（ロータリーバルブ弁体）、９…給油ポート、10…排油
ポート、11…左シリンダポート、12…右シリンダポー
ト、20…反力機構、21…ボールホルダー、22…ボール、
23…板ばね、24…サークリップ、25…カム面、26…凹
部、27…凹溝、28…透孔、29…係止孔、30…還流口、31
…切換油路、32…ボールベアリング、33…オイルシー
ル、34…ボールベアリング、35…オイルシール。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングホイールに連動連結された
   入力軸が、トーションバーを介して出力軸に連結され、 前記出力軸と一体に回転するスリーブと前記入力軸との
   相対的な回転量差に応じて、圧油が、パワーシリンダの
   左右油室のいずれかに供給されて、操舵補助力が出力さ
   れるようにされ、 前記トーションバーには、中立時、予圧が付与されてな
   る油圧式パワーステアリング装置の反力機構が、 前記スリーブの端部にカシメもしくは圧入により一体に
   結合され、ボールが挿入される透孔を周方向に複数有す
   るリング状のボールホルダーと、 複数の前記ボールと、 前記ボールを外方から押圧するリング状の板ばねと、 前記入力軸の外周面に形成され、前記ボールを着座させ
   ることができる凹部を有するカム面とからなり、 中立時、前記板ばねが、前記ボールを外方から押圧し
   て、前記ボールホルダーの透孔を通して前記カム面の凹
   部に着座させるようにされたことを特徴とする油圧式パ
   ワーステアリング装置の反力機構。
2. 【請求項２】 前記ボールホルダーの外周面に、その全
   周を巡って凹溝が形成され、 前記凹溝の溝底に、前記透孔と、前記板ばねの両端の自
   由端を係止する係止孔とがそれぞれ形成され、 前記板ばねが、前記凹溝に嵌装され、前記板ばねの両端
   の自由端が、前記係止孔に係止されて、前記板ばねの軸
   方向および周方向の移動が規制されるようにされたこと
   を特徴とする請求項１記載の油圧式パワーステアリング
   装置の反力機構。