JP2003252220A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パワーステアリング装置にて、バルブロータ
とバルブスリーブの製作精度を高めずに、制御バルブに
おける高精度なバルブ性能の確保を可能とする。 【解決手段】 ハウジング（ハウジング本体５１、ハウ
ジングキャップ５２）内にてバルブロータ２１ａとバル
ブスリーブ２２ａが操舵トルクに応じて相対回転するこ
とにより、操舵力をアシストするパワーシリンダへの作
動油の給排を制御する制御バルブ２０を備えたパワース
テアリング装置において、バルブロータ２１ａとバルブ
スリーブ２２ａの相対回転を設定範囲にて増速可能な可
変機構３０（転動体としてのボール３１と、これを転動
可能かつ周方向に所定量移動可能に保持するリテーナ３
２）を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両に装備される
パワーステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両に装備されるパワーステアリング装
置の一つとして、ハウジング内にてバルブロータとバル
ブスリーブが操舵トルクに応じて相対回転することによ
り、操舵力をアシストするパワーシリンダへの作動油の
給排を制御する制御バルブを備えたものがあり、例え
ば、特開平７−８１５９５号公報に示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した公報に示され
ているパワーステアリング装置においては、バルブロー
タとバルブスリーブの相対回転を可変とする機構が設け
られていないため、所期の性能（例えば、バルブ中立状
態からの微小な相対回転角度範囲に二段折れ特性を有す
る性能）を高精度に得るためには、バルブロータとバル
ブスリーブの製作精度（例えば、微小な範囲に施される
二段面取り加工の精度）を高精度とする必要があって、
生産性を害するおそれがある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した課題
に対処すべく、ハウジング内にてバルブロータとバルブ
スリーブが操舵トルクに応じて相対回転することによ
り、操舵力をアシストするパワーシリンダへの作動油の
給排を制御する制御バルブを備えたパワーステアリング
装置において、前記バルブロータと前記バルブスリーブ
の相対回転を設定範囲にて増速可能な可変機構を設けた
こと（請求項１に係る発明）に特徴がある。

【０００５】この場合において、前記可変機構は、前記
バルブロータと前記バルブスリーブ間に組付けられて前
記バルブロータの外周と前記バルブスリーブの内周とに
転動可能に摩擦係合する転動体（例えば、ボール、ピ
ン、ニードル等）と、前記ハウジングに組付けられて前
記転動体を転動可能かつ周方向に所定量移動可能に保持
するリテーナを備えていること（請求項２に係る発明）
も可能であり、また、前記転動体の転動中心から前記転
動体と前記バルブロータの外周の摩擦係合位置までの径
方向長さと、前記転動体の転動中心から前記転動体と前
記バルブスリーブの内周の摩擦係合位置までの径方向長
さが異なること（請求項３に係る発明）も可能である。

【０００６】

【発明の作用・効果】本発明によるパワーステアリング
装置（請求項１に係る発明）においては、可変機構によ
る増速可変機能により、操舵トルクに応じてバルブロー
タとバルブスリーブ間に生じる相対回転を設定範囲にて
増速可能である。このため、この設定範囲においては、
制御バルブの作動応答遅れを生じさせること無く、操舵
トルクに応じてバルブロータとバルブスリーブ間に生じ
る相対回転量を増大することが可能であり、バルブロー
タとバルブスリーブの製作精度を高めることなく、制御
バルブにおける高精度なバルブ性能の確保が可能であ
る。

【０００７】また、本発明によるパワーステアリング装
置（請求項２に係る発明）においては、転動体がリテー
ナにより周方向に所定量移動可能に保持されているた
め、転動体がリテーナによって周方向移動を規制される
までは、バルブロータとバルブスリーブの相対回転に速
度変化が生じないものの、転動体がリテーナによって周
方向移動を規制された状態では、遊星歯車的な作動が得
られて、一方（バルブロータ）の回転により他方（バル
ブスリーブ）が逆方向に回転されて、バルブロータとバ
ルブスリーブの相対回転が増速される。

【０００８】したがって、転動体がリテーナによって周
方向移動を規制されている状態においては、制御バルブ
の作動応答遅れを生じさせること無く、操舵トルクに応
じてバルブロータとバルブスリーブ間に生じる相対回転
量を増大することが可能であり、バルブロータとバルブ
スリーブの製作精度を高めることなく、制御バルブにお
ける高精度なバルブ性能の確保が可能である。

【０００９】また、このパワーステアリング装置におい
ては、可変機構を転動体（例えば、ボール、ピン、ニー
ドル等）とリテーナを主要構成部材として構成すること
が可能であり、シンプルかつ安価に実施することが可能
である。しかも、転動体のリテーナに対する周方向への
移動可能量（所定量）を適宜に変更することにより、増
速開始時期を容易に調整することが可能である。

【００１０】また、本発明によるパワーステアリング装
置（請求項３に係る発明）においては、転動体の転動中
心から転動体とバルブロータの外周の摩擦係合位置まで
の径方向長さと、転動体の転動中心から転動体とバルブ
スリーブの内周の摩擦係合位置までの径方向長さとの比
を適宜に設定することにより、バルブロータとバルブス
リーブを所期の増速比にて相対回転させることが可能で
ある。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態を図
面に基づいて説明する。図１は本発明をラック・ピニオ
ン式のパワーステアリング装置に実施した実施形態を示
していて、このパワーステアリング装置においては、操
舵力をアシストするパワーシリンダ１０の作動を操舵ト
ルクに応じて制御する制御バルブ２０に可変機構３０が
設けられている。また、制御バルブ２０に油圧ポンプ４
１とリザーバ４２が接続されている。

【００１２】制御バルブ２０は、ハウジング本体５１に
回転自在に組付けた出力軸２２に連結ピン（ダルマピ
ン）２９を介して連結され出力軸２２と一体回転可能な
バルブスリーブ２２ａと、このバルブスリーブ２２ａに
回転自在に組付けられてハウジングキャップ５２を貫通
してハウジング外に突出する入力軸２１に一体的に形成
したバルブロータ２１ａと、入力軸２１と出力軸２２を
連結するトーションバー２３を主要構成部材としてい
る。

【００１３】この制御バルブ２０では、操舵トルクによ
るトーションバー２３の捩りによって生じる入力軸２１
と出力軸２２の相対回転、すなわちバルブロータ２１ａ
とバルブスリーブ２２ａの相対回転によって、油圧ポン
プ４１から吐出されてリザーバ４２に向けて流れる作動
油のパワーシリンダ１０への給排を制御するようになっ
ている。なお、ハウジングキャップ５２は、ハウジング
本体５１に液密的に固着されていて、入力軸２１が貫通
する部位には入力軸２１間を液密的にシールするオイル
シール５３と入力軸２１を回転自在に支持するベアリン
グ５４が装着されている。

【００１４】入力軸２１は、図１の上端にて中間軸及び
ステアリングメインシャフト（共に図示省略）を介して
ステアリングホイール６１に一体回転可能に連結されて
いる。一方、出力軸２２は、そのピニオン２２ｂにてハ
ウジング本体５１に組付けたラックバー６２のラック歯
６２ａに噛合していて、ラックバー６２を介して操舵輪
（図示省略）に連結されている。

【００１５】可変機構３０は、バルブロータ２１ａとバ
ルブスリーブ２２ａの相対回転を設定範囲にて増速可能
なものであり、図１〜図３に示したように、バルブロー
タ２１ａとバルブスリーブ２２ａ間に組付けられてバル
ブロータ２１ａの外周とバルブスリーブ２２ａの内周と
に転動可能に摩擦係合するボール３１と、このボール３
１を転動可能かつ周方向に所定量Ｓ（図３参照）移動可
能に保持するリテーナ３２を備えている。

【００１６】リテーナ３２は、径方向に貫通する複数個
（例えば、３個）の取付孔３２ａを周方向にて等間隔に
有する筒部３２ｂと、この筒部３２ｂの上端に一体的に
形成した環状のフランジ部３２ｃによって構成されてい
て、筒部３２ｂをバルブロータ２４ａとバルブスリーブ
２２ａ間に介在させた状態にて、フランジ部３２ｃをハ
ウジング本体２１とハウジングキャップ２３とにより回
転不能に挟持固定されている。なお、リテーナ３２の挟
持固定は、制御バルブ２０の油圧中立調整後に、各ボー
ル３１が各取付孔３２ａの周方向中央位置となるように
して行われる。

【００１７】油圧ポンプ４１は、作動時、車速の増加に
応じて制御バルブ２０への作動油の流量が減少するよう
に構成されていて、パワーシリンダ１０にて車速の増加
に応じて減少するアシスト力が得られるようになってお
り、低速時の制御バルブ２０作動時にはパワーシリンダ
１０にて大きなアシスト力が得られ、また高速時の制御
バルブ２０作動時にはパワーシリンダ１０にて小さなア
シスト力が得られるようになっている。なお、油圧ポン
プ４１からの作動油の流量を車速の増加に応じて減少さ
せる構成としては、油圧ポンプ４１の吐出路に車速の増
加に応じて流量を減少させる車速応答型の流量制御弁
（図示省略）を一体的に組付ける構成がある。

【００１８】上記のように構成したこの実施形態におい
ては、ステアリングホイール６１が回転操作されると、
その操舵トルクによりトーションバー２３が捩られて入
力軸２１と出力軸２２が相対回転しながら回転する。こ
のときには、バルブロータ２１ａとバルブスリーブ２２
ａが相対回転し、制御バルブ２０にて油圧ポンプ４１か
ら吐出されてリザーバ４２に向けて流れる作動油のパワ
ーシリンダ１０への給排が操舵トルクに応じて制御され
る。このため、パワーシリンダ１０が操舵トルクに応じ
て作動して、回転操作力（操舵力）をアシストする。

【００１９】ところで、この実施形態においては、ボー
ル３１がリテーナ３２により周方向に所定量Ｓ移動可能
に保持されているため、ボール３１がリテーナ３２によ
って周方向移動を規制されるまでは、バルブロータ２１
ａとバルブスリーブ２２ａの相対回転に速度変化が生じ
ないものの、ボール３１がリテーナ３２によって周方向
移動を規制された状態（図３の仮想線参照）では、遊星
歯車的な作動（バルブロータ２１ａがサンギヤ、バルブ
スリーブ２２ａがリングギヤ、ボール３１がプラネタリ
ギヤ、リテーナ３２がキャリアとなるような作動）が得
られて、バルブロータ２１ａの回転によりバルブスリー
ブ２２ａが逆方向に回転されて、バルブロータ２１ａと
バルブスリーブ２２ａの相対回転が増速される。

【００２０】したがって、図４の実線Ａに示した特性が
得られて、ボール３１がリテーナ３２によって周方向移
動を規制されている状態（図４の折れ点以上の領域）に
おいては、制御バルブ２０の作動応答遅れを生じさせる
こと無く、操舵トルクに応じてバルブロータ２１ａとバ
ルブスリーブ２２ａ間に生じる相対回転量を増大するこ
とが可能であり、バルブロータ２１ａとバルブスリーブ
２２ａの製作精度を高めることなく、制御バルブ２０に
おける高精度なバルブ性能の確保が可能である。

【００２１】また、このパワーステアリング装置におい
ては、可変機構３０をボール３１とリテーナ３２を主要
構成部材として構成することが可能であり、シンプルか
つ安価に実施することが可能である。しかも、ボール３
１のリテーナ３２に対する周方向への移動可能量（所定
量Ｓ）を適宜に変更する（取付孔３２ａの周方向長さを
変更する）ことにより、増速開始時期（図４の折れ点）
を容易に調整することが可能である。

【００２２】上記実施形態においては、ボール３１が径
方向内端にてバルブロータ２１ａの外周に摩擦係合し、
径方向外端にてバルブスリーブ２２ａの内周に摩擦係合
するようにして、すなわち、図２および図３に示したよ
うに、ボール３１の転動中心Ｏ１からボール３１とバル
ブロータ２１ａの外周の摩擦係合位置までの径方向長さ
Ｒ１と、ボール３１の転動中心Ｏ１からボール３１とバ
ルブスリーブ２２ａの内周の摩擦係合位置までの径方向
長さＲ２が等しくなるようにして実施したが、図５およ
び図６に示したように、ボール３１の転動中心Ｏ１から
ボール３１とバルブロータ２１ａの外周の摩擦係合位置
までの径方向長さｒ１と、ボール３１の転動中心Ｏ１か
らボール３１とバルブスリーブ２２ａの内周の摩擦係合
位置までの径方向長さｒ２が異なる（例えば、ｒ１＜ｒ
２またはｒ１＞ｒ２）ようにして実施する（その他の構
成は上記実施形態と実質的に同じである）ことも可能で
ある。

【００２３】この場合には、ボール３１の転動中心Ｏ１
からボール３１とバルブロータ２１ａの外周の摩擦係合
位置までの径方向長さｒ１と、ボール３１の転動中心Ｏ
１からボール３１とバルブスリーブ２２ａの内周の摩擦
係合位置までの径方向長さｒ２との比を適宜に設定する
ことにより、バルブロータ２１ａとバルブスリーブ２２
ａを所期の増速比にて相対回転させることが可能であ
る。

【００２４】また、上記実施形態においては、バルブロ
ータ２１ａとバルブスリーブ２２ａ間に組付けられてバ
ルブロータ２１ａの外周とバルブスリーブ２２ａの内周
とに転動可能に摩擦係合する転動体としてボール３１を
採用して実施したが、転動体としてピンまたはニードル
等の他の転動体を採用して実施することも可能である。

【００２５】また、上記実施形態においては、リテーナ
３２がハウジング本体５１とハウジングキャップ５２に
回転不能に固定されるようにして実施したが、リテーナ
３２がハウジング本体５１とハウジングキャップ５２に
対して回転可能（但し、操舵トルクが解除されたときに
は、原位置に復帰可能）に固定されるようにして実施す
ることも可能である。この場合には、図４の折れ点以上
の特性において、仮想線Ｂにて示したような特性が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるパワーステアリング装置の一実
施形態を概略的に示す縦断側面図である。

【図２】 図１の要部を拡大した縦断側面図である。

【図３】 図２の３−３線に沿った概略的な拡大断面図
である。

【図４】 図１〜図３に示したバルブロータの変位角度
とバルブロータとバルブスリーブの相対回転角度との関
係を示す特性線図である。

【図５】 本発明の他の実施形態を示す図２相当の縦断
側面図である。

【図６】 本発明の他の実施形態を示す図３相当の概略
的な拡大断面図である。

【符号の説明】

１０…パワーシリンダ、２０…制御バルブ、２１…入力
軸、２１ａ…バルブロータ、２２…出力軸、２２ａ…バ
ルブスリーブ、２３…、トーションバー、３０…可変機
構、３１…ボール、３２…リテーナ、４１…油圧ポン
プ、４２…リザーバ、５１…ハウジング本体、５２…ハ
ウジングキャップ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング内にてバルブロータとバルブ
   スリーブが操舵トルクに応じて相対回転することによ
   り、操舵力をアシストするパワーシリンダへの作動油の
   給排を制御する制御バルブを備えたパワーステアリング
   装置において、前記バルブロータと前記バルブスリーブ
   の相対回転を設定範囲にて増速可能な可変機構を設けた
   ことを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のパワーステアリング装
   置において、前記可変機構は、前記バルブロータと前記
   バルブスリーブ間に組付けられて前記バルブロータの外
   周と前記バルブスリーブの内周とに転動可能に摩擦係合
   する転動体と、前記ハウジングに組付けられて前記転動
   体を転動可能かつ周方向に所定量移動可能に保持するリ
   テーナを備えていることを特徴とするパワーステアリン
   グ装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のパワーステアリング装
   置において、前記転動体の転動中心から前記転動体と前
   記バルブロータの外周の摩擦係合位置までの径方向長さ
   と、前記転動体の転動中心から前記転動体と前記バルブ
   スリーブの内周の摩擦係合位置までの径方向長さが異な
   ることを特徴とするパワーステアリング装置。