JP2006327333A

JP2006327333A - パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2006327333A
Application number: JP2005151481A
Authority: JP
Inventors: Shogo Ishikawa; 正吾石川
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-05-24
Filing date: 2005-05-24
Publication date: 2006-12-07

Abstract

【課題】タイロッド長さを確保し、設計の自由度の大きいパワーステアリング装置の提供。
【解決手段】タイロッド２０、２１を第１、第２パワーシリンダ５、６よりも軸方向において長さが短いラックバー４の両端に設けるようにし、タイロッド２０と転舵力発生装置８０との接続部と、タイロッド２１と転舵力発生装置８０との接続部との距離を小さくし、転舵力発生装置８０と転舵輪２２、２３との車幅方向の距離を大きく設けることができる。転舵力発生装置８０の軸方向長さを短縮するために、ラックバー４と第１、第２パワーシリンダ５、６とは、異なる軸上に平行に設けている。２つのパワーシリンダ、第１パワーシリンダ５と、第２パワーシリンダ６とを、ラックバー４を収容するラックハウジング４０に対して対称に配置するようにした。この構成により、接続部７０ａと接続部７１ａとには互いに逆側の曲げ応力が発生し、応力を打ち消すことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドライバの操舵力を油圧によるアシスト力により補助するパワーステアリング装置に関する。

この種の技術としては、ラックピニオン型パワーステアリング装置において、ラック及びピニオンとは別体にピストンシリンダユニットが設けられ、ラックとピストンロッドとがリンクによって接続されており、ピストンロッドの両端には転舵輪とを繋ぐタイロッドが接続されているものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特表平６−５００２９０号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、タイロッドはピストンロッドの両端に接続されているので、左右のタイロッド間の距離は少なくともピストンがストロークできる範囲以上に制限される。よって、ピストンロッドの端部と転舵輪との間が狭くなるので、アッカーマンエラー等を小さくするにあたって設計自由度が小さくなるといった問題がある。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、アッカーマンエラー等を小さくするための設計自由度を確保可能なパワーステアリング装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、第１の発明のパワーステアリング装置では、ピニオン軸と、ピニオン軸と噛合うとともに、継ぎ手を介して転舵輪に接続されるラックバーと、一対の液圧室を備え、シリンダハウジングに対してピストンロッドが軸方向移動可能に設けられたパワーシリンダと、パワーシリンダの液圧室に選択的に液圧を供給する油圧源と、ラックバーを軸方向移動可能に収容するハウジングと、ハウジングとシリンダハウジングとを接続する第１連結手段と、ラックバーとピストンロッドとを接続する第２連結手段と、を備えた。

第２の発明のパワーステアリング装置では、ピニオン軸と、ピニオン軸と噛合うとともに、継ぎ手を介して転舵輪に接続されるラックバーと、一対の液圧室を備え、シリンダハウジングに対してピストンロッドが軸方向移動可能に設けられたパワーシリンダと、パワーシリンダの液圧室に選択的に液圧を供給する油圧源と、ラックバーを軸方向移動可能に収容するハウジングと、ハウジングとピストンロッドとを接続する第１連結手段と、ラックバーとシリンダハウジングとを接続する第２連結手段と、を備えた。

アッカーマンエラー等を小さくするための設計自由度を確保可能なパワーステアリング装置を提供することができる。

以下、第１の発明及び第２のパワーステアリング装置を実現する最良の形態を、図面に基づき説明する。

まず、本実施例におけるパワーステアリング装置の構成を説明する。

図１はパワーステアリング装置のシステム図である。

パワーステアリング装置は、ステアリングホイール１と、ステアリングホイール１に入力された操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ２と、操舵トルクを転舵輪２２、２３の転舵力に変換し、また操舵トルクに応じてアシスト力を発生させる転舵力発生装置８０と、転舵力発生装置８０内の第１、第２パワーシリンダ５、６に圧油を供給する油圧源としてのモータ７ａ、ポンプ７ｂと、モータ７ａやフェイルセーフ弁８を制御する電子制御装置（以下、ECUと称す）９と、転舵力発生装置８０に接続し、転舵力を転舵輪２２、２３に伝達するタイロッド２０、２１と、から構成される。

ECU９は、起動時にはノーマルオープンのフェイルセーフ弁８を遮断して、油路１０と油路１１との間の油の移動を遮断する。ステアリングホイール１が操舵され、操舵トルクセンサ２から操舵トルク情報が入力されると、操舵トルクに応じたアシストトルクを発生させるためにモータ７ａによりポンプ７ｂを駆動する。ステアリングホイール１が左に操舵されたときには、油路１２、１４を介して、第１、第２パワーシリンダ５、６の左液室５０、６０に圧油が供給され、左側の操舵に対してアシストトルクを発生させる。一方、ステアリングホイール１が右に操舵されたときには、油路１３、１５介して、第１、第２パワーシリンダ５、６の右液室５１、６１に圧油が供給され、右側の操舵に対してアシストトルクを発生させる。

図２は、転舵力発生装置８０の拡大図である。

第１、第２パワーシリンダ５、６は、中空に形成された第１、第２シリンダハウジング５２、６２内部にピストン５３、６３が設けられる。第１、第２シリンダハウジング５２、６２の両端には封止部５５、６５が設けられる。ピストン５３、６３は、第１、第２シリンダハウジング５２、６２内を、左液室５０、６０と右液室５１、６１とに分割している。

ピストン５３、６３には、ピストン５３、６３と一体に移動する第１、第２ピストンロッド５４、６４が接続される。この第１、第２ピストンロッド５４、６４は、ピストン５３、６３を中心として、左右の長さはそれぞれピストン５３、６３のストローク量以上に形成されており、第１、第２ピストンロッド５４、６４の端部は封止部５５、６５を貫通して、第１、第２シリンダハウジング５２、６２の外部に突出している。

第１、第２シリンダハウジング５２、６２内の左液室５０、６０と右液室５１、６１とは、ピストン５３、６３及び封止部５５、６５に設けられたシール５３ａ、６３ａ、５５ａ、６５ａによって、ピストン５３、６３及び第１、第２ピストンロッド５４、６４を軸方向に摺動可能にしつつ液密に保たれている。

ピニオン軸３は、ラックバー４と噛合い、ラックバー４の両端にはタイロッド２０、２１が接続される。ラックバー４は中空に形成されたラックハウジング４０内に収容される。

なお、ラックバー４と第１、第２ピストンロッド５４、６４は後述する第２、第４連結部材７０、７１により連結され、軸方向に一体に移動する。よって、ピストン５３、６３のストローク量は少なくともラックバー４の移動量以上に形成されており、第１、第２ピストンロッド５４、６４の両端間の長さは少なくとも、ピストン５３、６３のストローク量の2倍以上に形成されている。つまり、ラックバー４の軸方向長さは、第１、第２パワーシリンダ５、６の軸方向長さよりも短く形成することが可能である。

ラックバー４、及び第１、第２パワーシリンダ５、６によって発生する転舵力は左右のタイロッド２０、２１と図示しないナックルアームとを介して転舵輪２２、２３に伝達される。なお、タイロッド２０、２１は本発明の継ぎ手に相当する。

第１シリンダハウジング５２とラックハウジング４０とは第１連結部材７２によって連結され、第２シリンダハウジング６２とハウジング４とは第３連結部材７３によって連結される。

第１ピストンロッド５４とラックバー４とは第２連結部材７０によって連結され、第１ピストンロッド５４とラックバー４とは第４連結部材７１によって連結される。第２、第４連結部材７０、７１と第１、第２ピストンロッド５４、６４とは、第１、第２ピストンロッド５４、６４の両端で接続部７０ｂ、７１ｂにおいて接続されている。一方、第２、第４連結部材７０、７１とラックバー４とは、ラックバー４の両端で接続部７０ａ、において接続されている。

［ラックバー及びタイロッドの詳細］
タイロッド２０、２１及びナックルアームの設計によって、アッカーマン特性に応じた転舵時の内外輪の切れ角を設定する。タイロッド２０と転舵力発生装置８０との接続部と、タイロッド２１と転舵力発生装置８０との接続部と、の距離が大きければ、転舵力発生装置８０と転舵輪２２、２３との車幅方向の距離が小さくなり、タイロッド２０、２１の長さやナックルアームの取り付け角度等の設計自由度が低下してしまう。

また、サスペンション機構のロアリンク等の設計は、タイロッド２０、２１の長さに応じて決まってくる。タイロッド２０と転舵力発生装置８０との接続部と、タイロッド２１と転舵力発生装置８０との接続部と、の距離が大きければ、タイロッド２０、２１の長さの制約が大きくなり、ロアリンク等の設計自由度が低下する。

そこで本実施例では、タイロッド２０、２１を第１、第２パワーシリンダ５、６よりも軸方向において長さが短いラックバー４の両端に設けるようにした。この構成により、タイロッド２０と転舵力発生装置８０との接続部と、タイロッド２１と転舵力発生装置８０との接続部との距離を小さくできるので、転舵力発生装置８０と転舵輪２２、２３との車幅方向の距離を大きく設けることができる。
［パワーシリンダの配置］

本実施例では、転舵力発生装置８０の軸方向長さを短縮するために、ラックバー４と第１、第２パワーシリンダ５、６とは、異なる軸上に平行に設けている。

第１パワーシリンダ５のみをラックバー４に平行に設けた場合、ラックバー４と第２連結部材７０との接続部７０ａ、及び第１パワーシリンダ５と第２連結部材７０との接続部７０ｂにおいて曲げ応力が発生してしまい、第１パワーシリンダ５、ラックバー４、第２連結部材７０の耐久性を悪化させてしまう虞がある。

そこで本実施例では、２つのパワーシリンダ、第１パワーシリンダ５と、第２パワーシリンダ６とを、ラックバー４を収容するラックハウジング４０に対して対称に配置するようにした。この構成により、接続部７０ａと接続部７１ａとには互いに逆側の曲げ応力が発生し、応力を打ち消すことができる。また、２つのパワーシリンダ、第１パワーシリンダ５と、第２パワーシリンダ６とを設けたことにより、それぞれのパワーシリンダに発生させるアシスト力は小さく設計できるので、接続部７０ｂ、７１ｂに発生する曲げ応力を小さくできる。

［第２、第４連結部材の詳細］
第２、第４連結部材７０、７１は、ラックバー４と接続する接続部７０ａ、７１ａが、第１、第２ピストンロッド５４、６４と接続する接続部７０ｂ、７１ｂに対して軸方向内側に形成されている。この構成によりラックバー４を短く形成することができ、タイロッド２０とタイロッド２１との間の距離を短くできる。

また、第２連結部材７０と第４連結部材７１とは一体部材で構成され、接続部７０ｂと接続部７１ｂとの中央部に貫通孔７４が形成される。タイロッド２０、２１の挿入部２０ａ、２１ａが、第２連結部材７０及び第４連結部材７１の貫通孔７４をラックバー４側へ貫通し、ラックバー４と接続している。

例えば、タイロッド２０側に操舵されているとき、第１パワーシリンダ５で発生した力によって、貫通孔７４の接続部７０ａ側ではタイロッド２０側に曲げ応力が発生するのに対して、接続部７１ａ側ではタイロッド２１ａ側に曲げ応力が発生する。また、第２パワーシリンダ６で発生した力によって、貫通孔７４の接続部７１ａ側ではタイロッド２０側に曲げ応力が発生するのに対して、接続部７０ａ側ではタイロッド２１ａ側に曲げ応力が発生する。

前述のように、第２連結部材７０と第４連結部材７１とが一体部材で構成されていることにより、第１、第２パワーシリンダ５、６によって貫通孔７４に発生する曲げ応力はそれぞれ第２連結部材７０及び第４連結部材７１の内部で打ち消しあう。よって、ラックバー４側で発生する応力を低減し、第２、第４連結部材７０、７１、ラックバー４の耐久性を向上することができる。

上記構成では、第２、第４連結部材７０、７１を、第１、第２ピストンロッド５４、６４及びラックバー４の両端に接続している。この構成を図３に示すように、第２、第４連結部材７０、７１を、第１、第２ピストンロッド５４、６４及びラックバー４の片方の端部にのみ接続する構成としても良い。

また、上記構成では、第１、第３連結部材７２、７３は、第１、第２シリンダハウジング５２、６２及びラックバー４と接続し、第２、第４連結部材７０、７１は、第１、第２ピストンロッド５４、６４及びラックハウジング４０と接続している。この構成を、図４に示すように、第１、第３連結部材７２、７３は、第１、第２ピストンロッド５４、６４及びラックハウジング４０と接続し、第２、第４連結部材は、第１、第２シリンダハウジング５２、６２及びラックバー４と接続する構成としても良い。

［実施例１の効果］
（１）タイロッド２０、２１を第１、第２パワーシリンダ５、６よりも軸方向において長さが短いラックバー４の両端に設けるようにした。よって、タイロッド２０と転舵力発生装置８０との接続部と、タイロッド２１と転舵力発生装置８０との接続部との距離を小さくできるので、転舵力発生装置８０と転舵輪２２、２３との車幅方向の距離を大きく設けることができる。したがって、タイロッド２０やナックルアーム等の転舵力伝達部材や、ロアアーム等のサスペンション機構の設計自由度を大きくすることができる（請求項１、請求項２に対応）。

［他の実施例］
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。

例えば、実施例１では第１パワーシリンダ５と第２パワーシリンダ６との2つのパワーシリンダを用いているが、図５、６、７に示すように第１パワーシリンダ５のみを用いた構成としても良い。

更に、上記実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。

（イ）ピニオン軸と、
前記ピニオン軸と噛合うとともに、継ぎ手を介して転舵輪に接続されるラックバーと、
一対の液圧室を備え、第１シリンダハウジングに対して第１ピストンロッドが軸方向移動可能に設けられた第１パワーシリンダと、
一対の液圧室を備え、第２シリンダハウジングに対して第２ピストンロッドが軸方向移動可能に設けられた第２パワーシリンダと、
前記第１パワーシリンダおよび第２パワーシリンダの液圧室に選択的に液圧を供給する油圧源と、
前記ラックバーを軸方向移動可能に収容するハウジングと、
前記ハウジングと前記第１シリンダハウジングとを接続する第１連結手段と、
前記ラックバーと前記第１ピストンロッドとを接続する第２連結手段と、
前記ハウジングと前記第２シリンダハウジングとを接続する第３連結手段と、
前記ラックバーと前記第２ピストンロッドとを接続する第４連結手段と、
を備えることを特徴とするパワーステアリング装置。

パワーシリンダを複数設けることにより、操舵力に応じたアシスト力を発生させるパワーシリンダは、小さな構成のものを用いることができ、パワーシリンダのシリンダストロークを小さくすることができる。

また、２つのパワーシリンダ、第１パワーシリンダ、第２パワーシリンダを設けたことにより、それぞれのパワーシリンダに発生させるアシスト力は小さく設計できるので、第２連結手段及び第４連結手段を構成する部材にかかる応力は小さくできる。

（ロ）上記（イ）に記載のパワーステアリング装置において、
前記第１パワーシリンダと前記第２パワーシリンダとは、前記ハウジングに対してほぼ反対側に設けられることを特徴とするパワーステアリング装置。

第２連結手段及び第４連結手段とラックバーとの接続部には互いに逆側の曲げ応力が発生し、応力を打ち消すことができる。

（ハ）上記（イ）または（ロ）に記載のパワーステアリング装置において、
前記第２連結手段および第４連結手段は、同一部材から構成されることを特徴とするパワーステアリング装置。

第２、第４連結手段を構成する部材とラックバーと接続する接続部は一体の構成となり、第２、第４連結手段を構成する部材の内部で互いに逆側の曲げ応力が発生し、曲げ応力を打ち消すことができる。よって、第２、第４連結手段を構成する部材とラックバーと間には発生する曲げ応力を低減することができる。したがって、第２、第４連結手段とラックバーの耐久性を向上することができる。

（ニ）上記（イ）に記載のパワーステアリング装置において、
前記ラックバーと前記第２連結手段との接続部は、この第２連結手段と前記第１ピストンロッドとの接続部よりも軸方向内側に設けられることを特徴とするパワーステアリング装置。

ラックバーと第２連結手段との接続部が、第２連結手段と第１ピストンロッドとの接続部よりも軸方向内側に設けられた分、ラックバーを短く形成することができ、継ぎ手間の距離を短くできる。

（ホ）請求項１または請求項２に記載のパワーステアリング装置において、
前記油圧源は、
液圧を供給するオイルポンプと、
この液圧を前記一対の液圧室に接続される油路を選択的に切替えるコントロールバルブと、
から構成されることを特徴とするパワーステアリング装置。

パワーステアリング装置のシステム図である。転舵力発生装置の拡大図である。転舵力発生装置の別例の図である。転舵力発生装置の別例の図である。転舵力発生装置の別例の図である。転舵力発生装置の別例の図である。転舵力発生装置の別例の図である。

符号の説明

３ピニオン軸
４ラックバー
５第１パワーシリンダ
６第２パワーシリンダ
７ｂポンプ
７ａモータ
２０タイロッド
２１タイロッド
２２転舵輪
２３転舵輪
４０ラックハウジング
５０左液室
５１右液室
５２第１シリンダハウジング
５４第１ピストンロッド
６２第２シリンダハウジング
６４第２ピストンロッド
７０第２連結部材
７１第４連結部材
７２第１連結部材
７３第３連結部材
８０転舵力発生装置

Claims

ピニオン軸と、
前記ピニオン軸と噛合うとともに、継ぎ手を介して転舵輪に接続されるラックバーと、
一対の液圧室を備え、シリンダハウジングに対してピストンロッドが軸方向移動可能に設けられたパワーシリンダと、
前記パワーシリンダの液圧室に選択的に液圧を供給する油圧源と、
前記ラックバーを軸方向移動可能に収容するハウジングと、
前記ハウジングと前記シリンダハウジングとを接続する第１連結手段と、
前記ラックバーと前記ピストンロッドとを接続する第２連結手段と、
を備えることを特徴とするパワーステアリング装置。
ピニオン軸と、
前記ピニオン軸と噛合うとともに、継ぎ手を介して転舵輪に接続されるラックバーと、
一対の液圧室を備え、シリンダハウジングに対してピストンロッドが軸方向移動可能に設けられたパワーシリンダと、
前記パワーシリンダの液圧室に選択的に液圧を供給する油圧源と、
前記ラックバーを軸方向移動可能に収容するハウジングと、
前記ハウジングと前記ピストンロッドとを接続する第１連結手段と、
前記ラックバーと前記シリンダハウジングとを接続する第２連結手段と、
を備えることを特徴とするパワーステアリング装置。