JP2000255439A - 油圧式動力舵取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ボールねじ機構を用いる油圧式動力舵取装置に
おいて、簡単な構造にて直進走行時のステアリングの安
定性を向上できること。 【解決手段】ボールナット５に形成されるピストン１１
を挟んで第１及び第２の油室１３，１４がある。第２の
油室１４はコントロールバルブ１７の反対側に位置す
る。ピストン１１が中立位置近傍にあるときに、第４の
油路２８を介して、第１及び第２の油室１３，１４が互
いに連通する。これにより操舵補助力を減じ、操作者に
適当な操舵反力を与える。第４の油路２８の両端のポー
ト２９，３０は、中立位置近傍から外れたピストン１１
の外周によって択一的に閉塞される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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油圧式動力
舵取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ボールねじ式舵取装置では、舵輪（ステ
アリングホイール）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、ギヤハウジングの内部に、
互いに交叉させて支持している。舵輪の操作に応じてボ
ールねじ軸が回動されると、このボールねじ軸に螺合す
るボールナットが軸長方向に移動され、このボールナッ
トの外周に形成されたラック歯と噛み合うセクタ歯車が
揺動される。これにより、クロスシャフトが移動され
て、ギヤハウジングの外側へ突出しているクロスシャフ
トの端部に連結されたピットマンアームを介して舵取機
構が駆動されるようになっている。

【０００３】この種のボールねじ式舵取装置に油圧式の
操舵補助力発生機構を組み込む場合、パワーシリンダを
ギヤハウジング内に一体に組み込む、いわゆるインテグ
ラル型とされるのが一般的である。すなわち、ギヤハウ
ジング内にボールナットを軸長方向に挟んで一対の油室
が区画され、ボールナット自体がパワーシリンダのピス
トンとして構成されている。

【０００４】そして、同じくハウジング内に配置された
コントロールバルブを介して、一対の油室の一方に油圧
源からの圧油が択一的に供給され、ボールナットに油圧
による操舵補助力が与えられるようになっている。ま
た、コントロールバルブと上記一対の油室とをそれぞれ
連通する一対の油路は、ギヤハウジングの内部に設けら
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の油
圧式の動力舵取装置では、例えば車両が高速で直進走行
している際には、操舵補助力を小さくして操作者のステ
アリング操作反力を重くしておくことが、走行安定性を
向上させるうえで好ましい。そこで、従来、一定速度以
上になると操舵補助力を減じたり、なくしたりする車速
感応型の装置が提供されている。

【０００６】ところが、このような装置ではセンサや電
磁バルブが必要で、構造が複雑となり製造コストが高く
なる。本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、
簡単な構造にて直進走行時のステアリングの安定性を向
上することができる油圧式動力舵取装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の課題解決手段として、請求項１記載の発明の態様は、
ボールナットの外周に形成されるピストンを摺動自在に
収容するギヤハウジングの内部に、ピストンにより区画
される第１及び第２の油室と、第１及び第２の油室に油
圧源からの圧油を一方の油室に択一的に供給すると共に
他方の油室の油を油タンクに戻すコントロールバルブと
を備え、コントロールバルブと第２の油室との間に上記
ピストンが介在する油圧式動力舵取装置において、上記
ギヤハウジングは、ピストンの側方にピストンの外周の
ラック歯と噛み合うセクタ歯を収容する第３の油室を区
画しており、上記ピストンの外周には、第１の油室と第
３の油室との間を封止する第１のシール部材と、第２の
油室と第３の油室との間を封止する第２のシール部材が
装着され、上記コントロールバルブと第２の油室とを連
通する第１の油路は、第２の油室と第３の油室とを連通
する第２の油路と、第３の油室とコントロールバルブと
を連通する第３の油路を含み、上記ピストンが中立位置
を含む所定の範囲に位置する状態で、上記第１の油室と
第２の油室とを連通する第４の油路をさらに備え、この
第４の油路は上記ピストンが中立位置を含む所定の範囲
に位置する状態で第１及び第２の油室にそれぞれ開口す
る第１及び第２のポートを含み、第１及び第２のポート
の何れか一方が上記所定の範囲を外れたピストンによっ
て択一的に閉塞されることを特徴とするものである。

【０００８】本態様では、ステアリングホイールが中立
位置から微小角度操舵され、油圧源から第１及び第２の
油室に一方に作動油が供給されたとしても、ピストンが
中立位置にあって第１及び第２の油室が第４の油路を介
して互いに連通しているので、ピストンを移動させる差
圧を発生しない。したがって、油圧による操舵補助力が
働かないので、操作者は適当な操舵反力を得ることがで
きる。

【０００９】また、コントロールバルブの背圧が高い場
合であっても、第４の油路を介して第１及び第２の油室
間に作動油が流通するので、操舵に際するステアリング
ホイールの戻り感が良好になる。また、ピストン自体が
第４の油路の各ポートを閉塞する弁を兼用しているの
で、構造を簡素化することができる。仮に、ピストンの
外周に上記第１及び第２のシール部材のうち一方のみを
設けるとすると、ステアリングホイールが中立位置から
所定の範囲を超えて操舵されて油圧源から第１及び第２
の油室の一方に作動油が供給されると共に第４の油路の
何れか一方のポートがピストンの外周により閉塞された
ときに、この作動油の一部がピストンの外周の隙間を介
して第１及び第２の油室の何れか一方へ流れるため、必
要な大きさの操舵補助力が発生しなくなってしまう。こ
のようなことを防止するため、本態様では、ピストンの
外周に第１及び第２のシール部材を設けて、ピストンの
外周を介する第１及び第２の油室間の連通を抑制してい
る。

【００１０】なお、第４の油路はギヤハウジングの内部
の油路としても良いし、ギヤハウジングの外部の配管と
しても良い。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい態様を添付図面
を参照しつつ説明する。図１は本発明の一実施の形態と
してのボールねじ機構を用いた油圧式動力舵取装置１
（以下では、単に動力舵取装置という）の要部を示す断
面図である。図１を参照して、２はギヤハウジングであ
り、このギヤハウジング２内には、出力軸としてのボー
ルねじ軸３とクロスシャフト４とが相互に所定間隔を隔
てて交叉する状態で配置されている。これらボールねじ
軸３とクロスシャフト４はそれぞれの軸心回りに回動自
在に支持されている。

【００１２】ボールねじ軸３は、軸長方向への摺動自在
にギヤハウジング２の内部に保持されたボールナット５
に挿入されている。ボールねじ軸３とボールナット５と
は、両者３，５間に介在する多数のボール６，６…を介
して互いに螺合し、ボールねじ機構を構成している。ボ
ールナット５の外面には、軸長方向の適宜の長さ範囲に
わたってラック歯７が形成されており、このラック歯７
は上記クロスシャフト４の中途に設けられたセクタ歯８
に噛合されている。

【００１３】ボールねじ軸３は、入力軸９を介してギヤ
ハウジング２の外側に延設されて、図示しない舵輪に連
結されている。また、ギヤハウジング２の外側へ突出す
るクロスシャフト４の端部は、図示しない舵取機構に連
結されている。そして舵取りのために舵輪の回動操作が
行われた場合、これに伴ってボールねじ軸３が回動し、
この回動がギヤハウジング２の内部でのボールナット５
の軸長方向の移動に変換され、この移動が、ラック歯７
とセクタ歯車８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、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。

【００１４】なお、図示の動力舵取装置１は、前述の如
き舵取り動作をパワーシリンダ１０の油圧発生力により
補助するものである。上記パワーシリンダ１０は、ボー
ルナット５に形成されたピストン１１の外周溝に嵌め入
れられた第１及び第２のシール部材１２Ａ，１２Ｂによ
りギヤハウジング２の内部を軸長方向に２分割し、ボー
ルナット５の両側に液密に封止された第１及び第２の圧
油室１３，１４を形成してなる油圧シリンダである。両
油室１３，１４間に生ずる圧力差によってボールナット
５を押圧して、このボールナット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。

【００１５】ギヤハウジング２は、主に舵取機構として
のボールねじ機構を収容する第１のハウジング１５と、
第１のハウジング１５の一側に同軸的に連結された筒形
の第２のハウジング１６とを組み合わせてなる。第２の
ハウジング１６は、トーションバー１９にて連結された
入出力軸と、及び上記油室１３，１４への送給油圧を制
御するコントロールバルブ１７を収容している。

【００１６】ボールねじ軸３は、第２のハウジング１６
の連設側端部に嵌着された転がり軸受１８により支持さ
れている。ボールねじ軸３の端部には、第２のハウジン
グ１６の他側から挿入された中空の入力軸９の先端部が
適長嵌入され、これらは、入力軸９の中空部に内挿され
たトーションバー１９を介して同軸的に連結されてい
る。コントロールバルブ１７は、第２のハウジング１６
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２０の内側に、入力軸９の外周に一
体的に形成されたバルブスプール２１を遊嵌して構成さ
れる。

【００１７】第２のハウジング１６の外側に突出する入
力軸９の他端は、前述の如く舵輪に連結されており、舵
輪操作がなされた場合、入力軸９に加わる操舵トルクに
応じてトーションバー１９に捩じれが生じ、これに伴っ
て、ボールねじ軸３及びバルブボディ２０と、入力軸９
及びバルブスプール２１との間に相対角変位が生じる。

【００１８】コントロールバルブ１７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、油圧源Ｐからポンプポート２２を介して送
給される圧油を、ピストン１１両側の油室１３，１４の
一方に、上記相対角変位に応じて、すなわち、舵輪に加
わる操舵トルクに応じて選択的に振り分け、これに伴っ
て、他方の油室１３又は１４から還流する油をタンクポ
ート２３を経て油タンクＴに排出する動作をなす。

【００１９】上記ギヤハウジング２は、ピストン１１の
側方に上記セクタ歯８を収容する第３の油室２４を区画
している。上記の第１のシール部材２２Ａは第１の油室
１３と第３の油室２４との間を封止するものであり、ピ
ストン１１の外周において第１の油室１３に近い側の端
部近傍に配置されている。第２のシール部材２２Ｂは第
２の油室１４と第３の油室２４との間を封止するもので
あり、ピストン１１の外周において第２の油室１４側に
近い側の端部近傍に配置されている。

【００２０】第１の油室１３とコントロールバルブ１７
とは図示しない油路を介して連通されている。一方、第
２の油室１４はピストン１１を挟んでコントロールバル
ブ１７の反対側に配置されているため、第２の油室１４
とコントロールバルブ１７とを連通する第１の油路２５
はパス孔とも呼ばれている。この第１の油路２５は、第
２の油室１４を、第２の油路２６、第３の油室２４及び
第３の油路２７を介してコントロールバルブ１７に連通
する油路である。第２の油路２６は、第１のハウジング
１５に形成され、第２の油室１４と第３の油室２４とを
連通する。第３の油路２７は第１及び第２のハウジング
１５，１６に形成される部分を含み、第３の油室２４と
コントロールバルブ１７とを連通する。

【００２１】図１では、上記ピストン１１が中立位置に
ある状態を示しているが、ピストン１１が中立位置を含
む所定の範囲に位置する状態で、上記第１の油室１３と
第２の油室１４とを連通する第４の油路２８が設けられ
ている。第４の油路２８は第１のハウジング１５の側面
に結合される外部配管３１内の通路によって主要部が構
成されている。第４の油路２８の両端の第１及び第２の
ポート２９，３０は、上記ピストン１１が中立位置を含
む所定の範囲に位置する状態で第１及び第２の油室１
３，１４にそれぞれ開口すると共に、上記ピストン１１
が上記所定の範囲外にある状態で、何れか一方がピスト
ン１１によって択一的に閉塞される。すなわち各ポート
２，３０は第１のハウジング１５の側壁を貫通する孔に
より形成されるが、各孔はその半分が中立位置にあるピ
ストン１１の対応する端縁に臨む態様にて配置されてい
る。

【００２２】本実施の形態では、ステアリングホイール
が中立位置から微小角度操舵され、油圧ポンプＰから第
１及び第２の油室１３，１４の一方に作動油が供給され
た場合でも、ピストン１１が第４の油路２８を介して第
１及び第２の油室１３，１４間の連通を許容している限
り、ピストン１１を移動させる差圧を発生しない。した
がって、油圧による操舵補助力が働かないので、操作者
は適当な操舵反力を得ることができる。

【００２３】また、コントロールバルブ１７の背圧が高
い場合であっても、第４の油路２８を介して第１及び第
２の油室１３，１４間に作動油が流通するので、操舵に
際するステアリングホイールの戻り感が良好になる。ま
た、ピストン１１自体が第４の油路２８の各ポート２
９，３０を閉塞する弁として働くので、別途に弁を設け
る必要がなく、構造を簡素化することができる。

【００２４】一方、ステアリングホイールの操舵により
ピストン１１が中立位置から所定の範囲を超えて変位す
ると、第４の油路２８の何れか一方のポート２９又は３
０がピストン１１の外周により閉塞されることから、通
常通り油圧が立ち上がり、必要な操舵補助力が得られ
る。なお、ピストン１１の外周に第１及び第２のシール
部材１２Ａ，１２Ｂを設けてある趣旨は下記である。仮
に、ピストン１１の外周に第１のシール部材１２Ａのみ
を設け、第２のシール部材１２Ｂを廃止している場合を
想定する。この場合、ステアリングホイールが中立位置
から所定の範囲を超えて操舵されて、油圧ポンプＰから
第１の油室１３に作動油が供給されると共にピストン１
１が下降して第４の油路２８の第２のポート３０がピス
トン１１の外周によって閉塞されたときに、第１の油室
１３に供給された作動油の一部は、第１の油室１３から
第４の油路２８及びピストン１１の外周を介して第２の
油室１４側へ流れることになり、必要な大きさの操舵補
助力が発生しなくなってしまう。このようなことを防止
するため、本発実施の形態では、ピストン１１の外周に
第１及び第２のシール部材１２Ａ，１２Ｂを設けて、第
１及び第２の油室１３，１４がピストン１１の外周の隙
間を介して互いに連通されることを抑制している。

【００２５】図２は本発明の他の実施の形態を示してい
る。図２を参照して、本実施の形態が図１の実施の形態
と異なるのは、図１の実施の形態では、第４の油路２８
としてギヤハウジング２の外部配管３１を用いたのに対
して、本実施の形態では、第４の油路２８としてギヤハ
ウジング２の内部の油路３２を用いている点である。こ
の油路３２は第１のハウジング１５を上下に貫通する孔
により形成され、この孔の上下の端部は栓により封止さ
れている。一方、ポート２９，３０としては油路３２と
交差するように第１のハウジング１５に形成した横孔を
用いており、この横孔にも栓がしてある。

【００２６】本発明は上記各実施の形態に限定されるも
のではなく、本発明の範囲で種々の変更を施すことがで
きる。

【００２７】

【発明の効果】請求項１記載の発明では、ステアリング
ホイールが中立位置付近にある状態でピストン両側の油
室を連通させることによって操舵補助力を減じることが
でき、これにより操作者に適当な操舵反力を与えること
ができる。しかも、これをピストン自体に弁を兼用させ
る簡単な構造にて実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態のボールねじ式の動力舵
取装置の一部破断側面図である。

【図２】本発明の別の実施の形態のボールねじ式の動力
舵取装置の一部破断側面図である。

【符号の説明】

１ 動力舵取装置 ２ ギヤハウジング ３ ボールねじ軸（出力軸） ５ ボールナット ７ ラック歯 ８ セクタ歯 ９ 入力軸 １０ パワーシリンダ １１ ピストン １３ 第１の油室 １４ 第２の油室 １７ コントロールバルブ １９ トーションバー ２０ バルブボディ ２１ バルブスプール ２４ 第３の油室 ２５ 第１の油路 ２６ 第２の油路 ２７ 第３の油路 ２８ 第４の油路 ２９ 第１のポート ３０ 第２のポート Ｐ 油圧源 Ｔ 油タンク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ボールナットの外周に形成されるピストン
   を摺動自在に収容するギヤハウジングの内部に、ピスト
   ンにより区画される第１及び第２の油室と、第１及び第
   ２の油室に油圧源からの圧油を一方の油室に択一的に供
   給すると共に他方の油室の油を油タンクに戻すコントロ
   ールバルブとを備え、コントロールバルブと第２の油室
   との間に上記ピストンが介在する油圧式動力舵取装置に
   おいて、 上記ギヤハウジングは、ピストンの側方にピストンの外
   周のラック歯と噛み合うセクタ歯を収容する第３の油室
   を区画しており、 上記ピストンの外周には、第１の油室と第３の油室との
   間を封止する第１のシール部材と、第２の油室と第３の
   油室との間を封止する第２のシール部材が装着され、 上記コントロールバルブと第２の油室とを連通する第１
   の油路は、第２の油室と第３の油室とを連通する第２の
   油路と、第３の油室とコントロールバルブとを連通する
   第３の油路を含み、 上記ピストンが中立位置を含む所定の範囲に位置する状
   態で、上記第１の油室と第２の油室とを連通する第４の
   油路をさらに備え、 この第４の油路は上記ピストンが中立位置を含む所定の
   範囲に位置する状態で第１及び第２の油室にそれぞれ開
   口する第１及び第２のポートを含み、 第１及び第２のポートの何れか一方が上記所定の範囲を
   外れたピストンによって択一的に閉塞されることを特徴
   とする油圧式動力舵取装置。