JP2003026016A

JP2003026016A - パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2003026016A
Application number: JP2001216614A
Authority: JP
Inventors: Kozo Murayoshi; 浩三村吉; Katsuhiro Suzuki; 勝博鈴木; Shuji Shin; 周治新
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2001-07-17
Filing date: 2001-07-17
Publication date: 2003-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】シリンダチューブの直径を大きくしたり、シ
リンダチューブの強度を上げたりしなくても、大きな転
舵力を得ることのできるパワーステアリング装置を提供
することである。【解決手段】シリンダチューブ内に第１〜第３隔壁部
材Ａ〜Ｃを設けるとともに、第１隔壁部材Ａと第３隔壁
部材Ｃとの間に第１ピストンＰ１を配置して区画した第
１，第２圧力室３１，３２と、第２隔壁部材Ｂと第３隔
壁部材Ｃとの間に第２ピストンＰ２を配置して区画した
第３，第４圧力室３３，３４とを備え、制御バルブＶが
一方に切り換わると、第１圧力室３１と第３圧力室３３
とに圧油が供給され、制御バルブＶが他方に切り換わる
と、第２圧力室３２と第４圧力室３４とに圧油が供給さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、操舵力をアシス
トするパワーステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に示す従来のパワーステアリング装
置は、シリンダチューブ１にロッド２を貫通させるとと
もに、このロッド２の両端にタイロッド３，３を取り付
けている。そして、これらタイロッド３，３には、図示
していない操舵輪をそれぞれ連係させている。上記シリ
ンダチューブ１は、その一方の開口端部に第１軸受部材
４を設け、他方の開口端部に第２軸受部材５を設けてい
る。そして、これら第１，第２軸受部材４，５によっ
て、ロッド２を摺動自在に支持している。

【０００３】また、これら第１，第２軸受部材４，５に
は、オイルシール６，６を組み込むとともに、これらオ
イルシール６，６によってシリンダチューブ１から圧油
が漏れるのを阻止している。さらに、これら第１，第２
軸受部材４，５間のロッド２には、ピストンｐを固定し
ている。そして、このピストンｐと第１軸受部材４とが
相まって第１圧力室７を形成し、ピストンｐと第２軸受
部材５とが相まって第２圧力室８を形成している。

【０００４】一方、上記ロッド２には、ラック９を形成
するとともに、このラック９に図示していないピニオン
ギヤをかみ合わせている。このピニオンギヤは、図示し
ていないハンドルに連係させたものであり、これらピニ
オンギヤとハンドルとの間に、制御バルブＶを組み込ん
でいる。制御バルブＶは、配管１０を介して第１圧力室
７を接続し、配管１１を介して第２圧力室８を接続して
いる。このようにした制御バルブＶは、操舵トルクとそ
のときの操舵方向に応じて切り換わり、図示していない
ポンプからの圧油をいずれか一方の圧力室に供給する。
このようにしていずれか一方の圧力室７又は８に圧油を
供給すると、ピストンｐがロッド２とともに左右いずれ
かの方向に移動して、操舵輪が転舵することになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置を、バ
スや大型トラックなどのように、大きな転舵力を必要と
する車両に用いる場合には、大型のものを用いる。すな
わち、パワーステアリング装置の転舵力というのは、ピ
ストンｐの受圧面積に、第１圧力室７または第２圧力室
８に供給される流体の圧力を掛け合わせたものである。
そのため、大きい転舵力を得るためには、ピストンｐの
受圧面積を大きくするか、あるいは供給する流体の圧力
を大きくする必要がある。

【０００６】ところが、ピストンｐの受圧面積を大きく
すると、それに応じてシリンダチューブ１の直径が大き
くなる。このシリンダチューブ１というのは、ほとんど
の場合、エンジンルームの下方の限られたスペースに組
み込まなければならないものなので、シリンダチューブ
１の直径が少しでも大きくなると、他の部品に干渉し
て、それを組み付けることができなくなるおそれがあ
る。

【０００７】また、供給する流体の圧力を大きくした場
合には、それに応じてシリンダチューブ１の肉厚を厚く
したり、オイルシール６を高圧仕様化したりする等の変
更をしなければならない。なぜなら、供給する流体の圧
力が高くなると、シリンダチューブ１が変形したり、オ
イルシール６から流体が漏れたりするおそれがあるから
である。しかし、このようにシリンダチューブ１の肉厚
を厚くしたり、オイルシール６を高圧仕様に変更したり
すると、装置全体のコストが高くなるという問題があ
る。つまり、大きな転舵力を得るために、ピストンｐの
受圧面積を大きくしたり、供給する流体の圧力を大きく
したりすると、いずれの場合も不都合が生じるという問
題があった。この発明の目的は、シリンダチューブの直
径を大きくしたり、シリンダチューブの強度を上げたり
しなくても、大きな転舵力を得ることのできるパワース
テアリング装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、シリンダチ
ューブと、このシリンダチューブを貫通させたロッド
と、このロッドに固定したブラケットと、このブラケッ
トに操舵輪を連係させたタイロッドと、ロッドとハンド
ルとを連係する入力機構と、操舵トルクに応じて切り換
わる制御バルブと、シリンダチューブの一端を塞ぐとと
もに、上記ロッドを摺動自在に支持する第１隔壁部材
と、シリンダチューブの他端を塞ぐとともに、上記ロッ
ドを摺動自在に支持する第２隔壁部材と、これら第１隔
壁部材と第２隔壁部材との間に設けるとともに、上記ロ
ッドを摺動自在に支持する第３隔壁部材と、上記ロッド
に固定するとともに、第１隔壁部材と第３隔壁部材との
間に位置させた第１ピストンと、上記ロッドに固定する
とともに、第２隔壁部材と第３隔壁部材との間に位置さ
せた第２ピストンと、第１ピストンと第１隔壁部材とが
相まって形成される第１圧力室と、第１ピストンと第３
隔壁部材とが相まって形成される第２圧力室と、第２ピ
ストンと第３隔壁部材とが相まって形成される第３圧力
室と、第２ピストンと第２隔壁部材とが相まって形成さ
れる第４圧力室とを備え、上記制御バルブが一方に切り
換わると、第１圧力室と第３圧力室とに圧油が供給さ
れ、制御バルブが他方に切り換わると、第２圧力室と第
４圧力室とに圧油が供給される構成にしたことを特徴と
する。

【０００９】第２の発明は、ロッドの外周に回転規制部
材を取り付けて、この回転規制部材によって、シリンダ
チューブとロッドとの相対回転を規制する構成にしたこ
とを特徴とする。第３の発明は、回転規制部材を、ブラ
ケットを固定したロッドの外周に配置したことを特徴と
する。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１，２にこの発明の一実施形態
を示す。図１に示すように、シリンダチューブ１３とシ
リンダチューブ１４とを第３軸受部材２３を介して連結
している。第３軸受部材２３には、貫通孔２３ａを形成
し、この貫通孔２３ａの両端に圧入配置した軸受１２，
１２内に、ロッド１５を貫通させている。このロッド１
５は、その両端をシリンダチューブ１３，１４から突出
させている。そして、このようにしたロッド１５を、シ
リンダチューブ１３側に設けた第１軸受部材２１と、シ
リンダチューブ１４側に設けた第２軸受部材２２と、上
記第３軸受部材２３の軸受１２，１２とによって摺動自
在に支持している。

【００１１】上記のようにしたロッド１５のほぼ中央に
は、ブラケット１６を固定している。このブラケット１
６には、タイロッド１７，１７を取り付けるとともに、
これらタイロッド１７，１７に、図示していない操舵輪
をそれぞれ連係させている。なお、図中符号１８ａ〜１
８ｄは、オイルシールであり、これらオイルシール１８
ａ〜１８ｄによって、シリンダチューブ１３，１４から
圧油が漏れたり、シリンダチューブ１３，１４間での圧
油が流通したりするのを阻止している。そして、上記し
た第１軸受部材２１とオイルシール１８ａとで、第１隔
壁部材Ａを、第２軸受部材２２とオイルシール１８ｂと
で第２隔壁部材Ｂを、第３軸受部材２３と軸受１２，１
２およびオイルシール１８ｃ，１８ｄとで第３隔壁部材
Ｃを構成している。

【００１２】なお、図１では、第３軸受部材２３とオイ
ルシール１８との間に、それぞれ第４，５軸受部材２
９，３０を配置して、これによってシリンダチューブ１
３，１４に対するロッド１５のラジアル方向の移動を規
制しているが、これら第４，５軸受部材２９，３０は必
須の構成要素ではない。

【００１３】上記ロッド１５の第１隔壁部材Ａと第３隔
壁部材Ｃとの間には、第１ピストンＰ１を固定し、ロッ
ド１５の第２隔壁部材Ｂと第３隔壁部材Ｃとの間には、
第２ピストンＰ２を固定している。そして、第１ピスト
ンＰ１と第１隔壁部材Ａとが相まって第１圧力室３１を
形成し、第１ピストンＰ１と第３隔壁部材Ｃとが相まっ
て第２圧力室３２を形成している。また、上記第２ピス
トンＰ２と第３隔壁部材Ｃとが相まって第３圧力室３３
を形成し、第２ピストンＰ２と第２隔壁部材Ｂとが相ま
って第４圧力室３４を形成している。

【００１４】なお、上記第１，第２ピストンＰ１，Ｐ２
は、ロッド１５の両端に形成した小径部１５ａ，１５ａ
に挿入した後、ナット１９，１９などを締め付けること
によってロッド１５に固定されている。すなわち、これ
ら第１，第２ピストンＰ１，Ｐ２は、ロッド１５に形成
される段部１５ｂ、１５ｂと、ナット１９，１９との間
に挟まれて固定されている。ただし、このロッド１５に
対する第１，２ピストンＰ１，Ｐ２の固定方法は、圧入
やかしめなどの方法を採用してもかまわない。

【００１５】一方、上記ロッド１５のシリンダチューブ
１３から突出させた部分には、ラック２０を形成してい
る。このラック２０には、図示していないピニオンギヤ
をかみ合わせるとともに、このピニオンギヤを、図示し
ていないハンドルに連係させている。そして、これらラ
ック２０とピニオンギヤによって、この発明の入力機構
を構成している。また、上記ピニオンギヤとハンドルと
の間には、制御バルブＶを設けている。この制御バルブ
Ｖには、配管２４を介して第１圧力室３１を接続し、配
管２５を介して第２圧力室３２を接続している。また、
配管２６を介して第３圧力室３３を接続し、配管２７を
介して第４圧力室３４を接続している。

【００１６】このようにした制御バルブＶは、操舵方向
および操舵トルクに応じて切り換わり、図示していない
ポンプからの圧油を、第１，３圧力室３１，３３または
第２，第４圧力室３２，３４に供給する。例えば、制御
バルブＶから第１，第３圧力室３１，３３に圧油を供給
すると、第１ピストンＰ１および第２ピストンＰ２に図
面右方向の推力がそれぞれ付与されて、ロッド１５が右
方向に移動する。また、制御バルブＶから第２，第４圧
力室３２，３４に圧油を供給すると、第１ピストンＰ１
および第２ピストンＰ２に図面左方向の推力がそれぞれ
付与されて、ロッド１５が左方向に移動する。このよう
にしてロッド１５が動くと、ブラケット１６とともにタ
イロッド１７，１７が移動して、それに連係させた操舵
輪が転舵する。

【００１７】また、第１圧力室３１における第１ピスト
ンＰ１の受圧面積と、第４圧力室３４に置ける第２ピス
トンＰ２の受圧面積とを等しくし、第２圧力室３２にお
ける第１ピストンＰ１の受圧面積と、第３圧力室３３に
おける第２ピストンＰ２の受圧面積とを等しくしてい
る。したがって、第１，第３圧力室３１，３３に供給さ
れる圧力が、第２，第４圧力室３２，３４に供給される
圧力と等しい場合には、ロッド１５に生じる図中左右方
向の推力の大きさが同じになり、ロッド１５が動くこと
はない。

【００１８】また、図１のII−II断面を示したものが図
２であり、ブラケット１６を取り付けた部分のロッド１
５外周には、回転規制部材２８，２８を配置している。
これら回転規制部材２８，２８は、ロッド１５とシリン
ダチューブ１３，１４との相対回転を規制するためのも
のである。具体的に説明すると、この回転規制部材２８
は、ロッド１５の外周面あるいは第３隔壁部材Ｃの内周
面に固定している。また、ロッド１５の外径形状および
貫通孔２３ａの内径形状を、図示するように非真円形状
にして、回転規制部材２８を平面の部分に接触させるこ
とによって、シリンダチューブ１３，１４とロッド１５
との相対回転を規制するようにしている。このようにし
て、シリンダチューブ１３，１４とロッド１５との相対
回転を規制した理由を以下に説明する。

【００１９】車両走行中に、図示していないタイヤに外
力が作用すると、その外力がタイロッド１７，１７を介
してブラケット１６に伝達されるが、この際、ロッド１
５に回転力が与えられる場合がある。このとき、ロッド
１５とシリンダチューブ１３とが相対回転してしまう
と、ラック２０と図示していないピニオンギヤとのかみ
合い部分に大きな外力が作用してしまう。このようにラ
ック２０とピニオンギヤとのかみ合い部分に大きな外力
が作用すると、ギヤが欠けてしまったり、ギヤのかみ合
い具合が悪くなって操舵フィーリングが悪化したりする
などの問題が生じる。そこで、この実施形態では、上記
したように、ロッド１５の外周に回転規制部材２８，２
８を組み込んで、ロッド１５とシリンダチューブ１３と
の相対回転を規制することによって、上記不都合を防止
している。

【００２０】また、この実施形態では、回転規制部材２
８を、ブラケット１６を結合した第３隔壁部材Ｃ部に配
置しているが、このようにしたのは、タイヤからの外力
が直接作用するブラケット１６に極力近い位置に配置す
ることで、ロッド１５に無理なねじりモーメントをかけ
ることなく回転規制を確実に行うためである。なお、図
２に示した回転規制部材２８の形状や配置は、一例であ
り、ロッド１５とシリンダチューブ１３，１４との相対
回転を規制できるものであれば、この回転規制部材２８
の形状やその配置場所は問わない。また、上記ロッド１
５の非真円形状部の軸方向寸法は、ロッド１５が左右に
移動したとき、第３隔壁部材Ｃの両側に配置したオイル
シール１８ｃ，１８ｄとオーバーラップして、第２圧力
室３２から貫通孔２３ａへ、また、第３圧力室３３から
貫通孔２３ａへ圧油がもれないような範囲内に設定して
いる。

【００２１】この実施形態によれば、二つのピストンＰ
１，Ｐ２に供給圧を作用させることによって、ロッド１
５に与える推力を増やすことができるので、シリンダチ
ューブの直径が同じでも、ピストンが１つの場合に比べ
て大きな転舵力を得ることができる。したがって、同じ
供給圧で、同じ転舵力を得ようとした場合には、シリン
ダチューブの直径を小さくできる。また、従来と同じシ
リンダチューブの直径で、同じ転舵力を得ようとした場
合には、供給される圧力を小さくでき、その分、シリン
ダチューブの強度を下げることができる。上記の結果、
装置全体のコストを安くすることができる。

【００２２】なお、この実施形態のように、シリンダチ
ューブ１３，１４に、二つのピストンＰ１，Ｐ２と四つ
の圧力室３１〜３４を設けると、軸線方向の寸法が長く
なりやすい。しかし、この実施形態では、ロッド１５の
ほぼ中央にブラケット１６を固定して、このブラケット
１６にタイロッド１７，１７を取り付ける構成にしたの
で、従来のようにロッド１５の両端にタイロッドを連結
するいわゆるサイドテイクオフタイプの装置に比べて、
軸線方向の寸法を短く抑えることができる。つまり、こ
の実施形態では、ロッド１５の中央にタイロッド１７，
１７を取り付けるセンターテイクオフタイプにしている
ので、ピストンを２つ設けたことによる不都合も解消で
きる。

【００２３】また、上記実施形態では、二本のシリンダ
チューブ１３，１４を第３軸受部材２３によって連結し
ているが、一本のシリンダチューブ内に第１〜第３隔壁
部材Ａ〜Ｃおよび第１，第２ピストンＰ１，Ｐ２を組み
込んで、第１〜第４圧力室３１〜３４を構成してもよ
い。そして、上記一本のシリンダチューブや、この実施
形態の二本のシリンダチューブ１３，１４は、本装置を
車両に搭載するための取付ブラケット部を一体化した鋳
物素材等であってもかまわない。

【００２４】

【発明の効果】この発明によれば、制御バルブを切り換
えると、第１ピストンの受圧面と第２ピストンの受圧面
との両方に圧油を作用させることができるので、供給圧
やシリンダチューブの直径が同じでも、ピストンが１つ
の場合に比べて大きい転舵力をロッドに得ることができ
る。そのため、従来と同じ供給圧で、同じ推力を得よう
とした場合には、シリンダチューブの直径を小さくでき
る。また、同じシリンダチューブの直径で、同じ推力を
得ようとした場合には、供給される圧力を小さくでき、
その分、シリンダチューブの強度を下げることができ
る。そして、上記した結果、装置全体をコストダウンで
きる。つまり、この発明によれば、供給圧を上げたり、
シリンダチューブの直径を大きくしたり、またはシリン
ダチューブの強度を上げたりしなくても、大きな転舵力
を得ることができる。

【００２５】第２の発明によれば、回転規制部材によっ
て、ロッドとシリンダチューブとの相対回転を規制した
ので、ロッドとハンドルとを連係する入力機構に、大き
な負荷が作用することを防止できる。

【００２６】第３の発明によれば、ロッドとシリンダチ
ューブとの相対回転を規制する回転規制部材を、タイヤ
側からの外力が直接作用するブラケットを固定したロッ
ドの外周に配置したので、ロッドに無理なねじれモーメ
ントをかけることなく、回転規制を確実に行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態を示す断面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】従来例の断面図である。

【符号の説明】

Ａ第１隔壁部材Ｂ第２隔壁部材Ｃ第３隔壁部材Ｖ制御バルブＰ１第１ピストンＰ２第２ピストン１３シリンダチューブ１４シリンダチューブ１５ロッド１６ブラケット１７タイロッド２０この発明の入力機構を構成するラック２８回転規制部材３１第１圧力室３２第２圧力室３３第３圧力室３４第４圧力室

フロントページの続き (72)発明者新周治東京都港区浜松町２−４−１世界貿易センタービルカヤバ工業株式会社内Ｆターム(参考） 3D033 JB02 JB03 JB14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダチューブと、このシリンダチュ
ーブを貫通させたロッドと、このロッドに固定したブラ
ケットと、このブラケットに操舵輪を連係させたタイロ
ッドと、ロッドとハンドルとを連係する入力機構と、操
舵トルクに応じて切り換わる制御バルブと、シリンダチ
ューブの一端を塞ぐとともに、上記ロッドを摺動自在に
支持する第１隔壁部材と、シリンダチューブの他端を塞
ぐとともに、上記ロッドを摺動自在に支持する第２隔壁
部材と、これら第１隔壁部材と第２隔壁部材との間に設
けるとともに、上記ロッドを摺動自在に支持する第３隔
壁部材と、上記ロッドに固定するとともに、第１隔壁部
材と第３隔壁部材との間に位置させた第１ピストンと、
上記ロッドに固定するとともに、第２隔壁部材と第３隔
壁部材との間に位置させた第２ピストンと、第１ピスト
ンと第１隔壁部材とが相まって形成される第１圧力室
と、第１ピストンと第３隔壁部材とが相まって形成され
る第２圧力室と、第２ピストンと第３隔壁部材とが相ま
って形成される第３圧力室と、第２ピストンと第２隔壁
部材とが相まって形成される第４圧力室とを備え、上記
制御バルブが一方に切り換わると、第１圧力室と第３圧
力室とに圧油が供給され、制御バルブが他方に切り換わ
ると、第２圧力室と第４圧力室とに圧油が供給される構
成にしたパワーステアリング装置。
【請求項２】ロッドの外周に回転規制部材を配置し
て、この回転規制部材によって、シリンダチューブとロ
ッドとの相対回転を規制する構成にしたことを特徴とす
る請求項１記載のパワーステアリング装置。
【請求項３】回転規制部材は、ブラケットを固定した
ロッドの外周に配置したことを特徴とする請求項２記載
のパワーステアリング装置。