JP2006281848A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 この発明は、ピストンロッド３とラック軸９とを分離させることによって、それら両者の設計の自由度を向上させることを目的にする。
【解決手段】 パワーシリンダＣと、操舵トルクを検出するラックアンドピニオン機構Ｒとを備え、ステアリングホィールを操作したとき、上記ラックアンドピニオン機構Ｒで検出した操舵トルクに応じて、パワーシリンダの推力を制御する構成にしたパワーステアリング装置を前提にする。そして、パワーシリンダＣのピストンロッド３と、ラックアンドピニオン機構Ｒのラック軸９とを平行に設けるとともに、このラック軸９の両端部を、ピストンロッド３の両端部に固定している。
【選択図】 図１

Description

この発明は、特に、大型車向けに最適なパワーステアリング装置に関する。

この種の装置として特許文献１に記載されたものが従来から知られている。この従来の装置は、パワーシリンダのピストンロッドと、ラックアンドピニオン機構のラック軸とを一体的にし、それらを同一軸線上に設けるようにしていた。
特開平１１−３２１６８２号公報

上記のようにした従来の装置では、いろいろな問題があったが、第１の問題は、ラック軸の太さを太くしなければならないが、それにともなって装置全体も大型化してしまうと言うことであるが、その理由は次の通りである。すなわち、ラック軸にはラックを形成するため、そのラック分だけラック軸の太さを確保しなければならない。特に、大型車向けの場合には、ラック軸にラックを形成しても、ピニオンとのかみ合い強度を十分い維持するために、ラック軸をかなり太くしなければならない。しかしながら、上記したようにラック軸とピストンロッドとを一体化しているので、ラック軸を太くすれば、それにともなってピストンロッドも太くしなければならない。

ところが、ピストン径を変えずに、ピストンロッドだけを太くするとことはできない。なぜなら、ピストン径を変えずに、ピストンロッドだけを相対的に太くすると、そのピストンの受圧面積が小さくなって、所期の出力が得られなくなるからである。そのために、ラック軸を太くすれば、パワーシリンダの直径も大きくしなければならないことになり、装置全体の大型化につながるという問題があった。

第２の問題は、パワーシリンダの推力を大きくするために、当該パワーシリンダを大型化すると、それにともなってラック軸も太くしなければならない。なぜなら、パワーシリンダの推力を大きくするためには、その強度等の関係から、ピストンロッドも太くしなければならない。ピストンロッドを太くすれば、それと一体化したラック軸も太くしなければならない。特に、大型車の場合には、そのパワーシリンダの推力をかなり大きくしなければならないが、それにともなってピストンロッドやラック軸も太くせざるを得ない。ところが、ラックアンドピニオン機構のラック軸に必要とされる強度以上に、ピストンロッドの太さが必要とされる場合には、ラック軸の太さは、オーバースペックになり、コスト的に不利になると言う問題があった。

第３の問題は、パワーシリンダとラックアンドピニオン機構とは、上記したようにピストンロッドとラック軸との関係から、常に、同一諸元にしなけれならないと言うことである。このように両者を常に同一の諸元にしなければならないので、例えば、車両に応じて、ラック軸は変えずに、パワーシリンダの推力だけを大きくしたいと言う要望に応えられないと言う問題があった。

第４の問題は、ピストンロッドとラック軸との間で、力の作用する方向が異なると言うことである。すなわち、ピストンロッドには、その軸方向の推力が作用するが、ラック軸には、ラックにピニオンをがたつきがなくかみ合わせるために、ラックにピニオンを押しつける。そのために、ラック軸にはその軸方向に直交する力が作用する。しかし、ピストンロッドに、軸方向に直交する力が作用すると、例えばピストン、ピストンロッドあるいはシール部材などが偏摩耗するという問題があった。

この発明の目的は、ピストンロッドとラック軸とを分離して、上記従来の問題を解決した装置を提供することである。

この発明は、パワーシリンダと、操舵トルクを検出するラックアンドピニオン機構とを備え、ステアリングホィールを操作したとき、上記ラックアンドピニオン機構で検出した操舵トルクに応じて、パワーシリンダの推力を制御する構成にしたパワーステアリング装置において、パワーシリンダのピストンロッドと、ラックアンドピニオン機構のラック軸とを平行に設けるとともに、このラック軸の両端部を、ピストンロッドの両端部に固定した点に特徴を有する。

第１の発明によれば、パワーシリンダのピストンロッドと、ラックアンドピニオン機構のラック軸とを別々に構成したので、例えば、車両に応じてピストンロッドと、ラック軸とを別々な諸元にすることができる。このように両者を別々の諸元にできるので、設計の自由度が飛躍的に向上する。

特に、第２，３の発明によれば、ラック軸の軸線方向に直交する力が発生したとしても、その力がピストンロッドに作用することはない。したがって、ラック軸に作用する力が、ピストンロッドに作用して、ピストン、ラック軸あるいはシール部材などが偏摩耗したりしない。

図示の実施形態は、パワーシリンダＣのシリンダチューブ１にピストン２を摺動自在に組み込むとともに、このピストン２に固定したピストンロッド３を上記シリンダチューブ１の外方に突出させている。また、上記のようにシリンダチューブ１にピストン２を組み込むことによって、シリンダチューブ１内をシリンダ室１ａと１ｂとに区画している。なお、図中符号４，５は、シリンダチューブ１の両端に組み込んだベアリングで、ピストンロッド３を支持するものである。なお、上記シリンダチューブ１は、車体側に固定されているものである。

上記のようにシリンダチューブ１から突出させたピストンロッド３の両端は、連結片６，７を介してラックアンドピニオン機構Ｒに連結しているが、このラックアンドピニオン機構Ｒの具体的な構成は次の通りである。すなわち、このラックアンドピニオン機構Ｒは、図示していない車体側に固定されるとともに、支持部材８にラック軸９が、ピストンロッド３と平行に支持され、このラック軸９の両端に上記連結片６，７を固定している。また、このようにしたラック軸９には、ラック１０を形成している。なお、このラック１０には、図示していないピニオンをかみ合わせているが、このピニオンに回転力を付与させるのが入力軸１１である。

上記入力軸１１は、図示していないステアリングホィールに連係し、ステアリングホィールを操作したとき、入力軸１１を介してピニオンに回転力を付与するものである。そして、この入力軸１１には、操舵トルク検出機構Ｔと、そのトルク検出機構Ｔで検出した操舵トルクに応じて、パワーシリンダＣへの供給流量を制御するバルブ機構Ｖとを設けている。上記のようにした入力軸１１は、その軸線を、ピストンロッド３とラック軸９との軸線を含んだ面に対して平行に設けている。

したがって、上記ステアリングホィールを操作すれば、その操作方向に応じた回転力がピニオンに付与されるとともに、このときの回転力によって、操舵トルク機構Ｔが操舵トルクを検出する。そして、その検出した操舵トルクおよび回転力の回転方向に応じて、バルブ機構Ｖを切り換える。バルブ機構Ｖが切り換われば、その切り換え方向に応じてシリンダチューブ１のシリンダ室１ａ，１ｂのいずれか一方の室をポンプに連通し、他方の室をタンクに連通させる。

一方、上記ラックアンドピニオン機構Ｒのラック軸９は、その両端を、タイロッド１４，１５を介して図示していないタイヤに連結している。このようにラック軸９の両端をタイロッド１４，１５に連結しているので、上記した支持部材８と相まって、車体側に支持されることになる。

次に、この実施形態の作用を説明する。
図示していないステアリングホィールを操作すると、それにともなって入力軸１１が回転するとともに、図示していないピニオンには、入力軸１１の回転方向に応じて回転力が付与される。このようにピニオンに回転力が付与されると、操舵トルク検出機構Ｔは、ピニオンに付与された回転力に応じた操舵トルクを検出する。操舵トルク検出機構Ｔによって操舵トルクが検出されれば、バルブ機構Ｖが、上記検出トルクに見合う供給流量をパワーシリンダＣに供給する。

つまり、パワーシリンダＣのシリンダ室１ａ，１ｂのうち、いずれか一方の室をポンプに連通し、いずれか他方の室をタンクに連通する。したがって、パワーシリンダＣのピストンロッド３は、その軸方向に移動することになる。

ピストンロッド３が上記のように軸方向に移動すれば、連結片６，７を介してピストンロッド３に連結したラック軸９も軸方向に移動する。このようにラック軸９が軸方向に移動すると、その移動にともなって前記ピニオンが回転するとともに、タイロッド１４，１５を軸方向に移動させる。タイロッド１４，１５が移動すれば、このタイロッド１４，１５の両端に設けた図示していないタイヤが転舵されることになる。

なお、実施形態を示した図において、バルブ機構Ｖにパイプ１６，１７を設けるとともに、このパイプ１６，１７によって、バルブ機構Ｖとシリンダ室１ａ，１ｂとを連通させるようにしている。

上記のようにした実施形態によれば、ピストンロッド３とラック軸９とが分離されているので、それらピストンロッド３とラック軸９との諸元を、別々に設定することができ、それだけ設計の自由度が大幅に向上することになる。

また、ピストンロッド３を太くしても、それにともなってラック軸９まで太くしなくてもよいので、ラック軸９を細くできる分、全体を小型化することができるし、コスト的にも有利になる。

さらに、上記ラック軸９を支持部材８で支持するとともに、このラック軸９の両端をタイロッド１４，１５に連結しているので、入力軸１１とラック１０間での力の伝達によって発生するラック軸９の逃げ方向がピストンロッド３とラック軸９との軸心を含んだ面に対して直角方向に作用する。したがって、ラック軸９に作用する力が、ピストンロッド３に伝わることがない。したがって、パワーシリンダのピストン、ピストンロッドあるいはシール部材等を偏摩耗させるような問題もなくなる。

この発明の実施形態を示す断面図である。

符号の説明

Ｃ パワーシリンダ
３ ピストンロッド
Ｒ ラックアンドピニオン機構
９ ラック軸
１４，１５ タイロッド

Claims (3)

1. パワーシリンダと、操舵トルクを検出するラックアンドピニオン機構とを備え、ステアリングホィールを操作したとき、上記ラックアンドピニオン機構で検出した操舵トルクに応じて、パワーシリンダの推力を制御する構成にしたパワーステアリング装置において、パワーシリンダのピストンロッドと、ラックアンドピニオン機構のラック軸とを平行に設けるとともに、このラック軸の両端部を、ピストンロッドの両端部に固定してなるパワーステアリング装置。
2. 入力軸の軸線は、ピストンロッドとラック軸との軸線を含んだ面に対して平行に設けた請求項１記載のパワーステアリング装置。
3. ラックアンドピニオン機構あるいはパワーシリンダ側のいずれか一方のみを車体に固定するとともに、ラック軸の両端をタイロッドに連接した請求項１または２記載のパワーステアリング装置。

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