JP2007314107A - 流体圧パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、中立剛性を確保しながら、ハンドル操作に応じて滑らかにトーションバーの剛性を変えることができる流体圧パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】出力軸２に固定されたトーションバー３と、入力軸１との間に介在し、トーションバー３と入力軸１との間のトルクを伝達し、軸方向位置が可変なトルク伝達ピストン４を備え、駆動側流体Ｆをトルク伝達ピストン４に作用させ、その流体圧力が高くなるにつれトルク伝達ピストン４の軸方向位置が入力軸１から出力軸２へのトーションバー３を介したトルク伝達長さが長くなる位置になるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハンドルに連結された入力軸とステアリング部に連結された出力軸とをトーションバーで連結し、このトーションバーの捩じれに応じた流体圧駆動力により操舵力を補助する流体圧パワーステアリング装置に関する。

油圧などを用いた流体圧パワーステアリング装置では、トーションバーは、低速時には入力軸から出力軸に伝わるトルクへの感度を良くすること、つまり、剛性が小さくなることが要請される一方、高速時には、剛性が大きくなって、操舵安定性を確保できることが要請される。

つまり、トーションバーは、相反する二つの特性、つまり、高剛性と低剛性との二つの特性を満たすことが要請されるが、この要請に応えるべく種々の流体圧パワーステアリング装置が提案されている。

図４は、本出願人の提案した特許文献１に記載された流体圧パワーステアリング装置を示すものであって、（ａ）は、その要部縦断面図、（ｂ）は（ａ）の横断面図である。

この流体圧パワーステアリング装置２０は、ハンドル（不図示）に連結された入力軸１１と、ステアリング部１９に連結された出力軸１２とをトーションバー１３で連結し、このトーションバー１３の捩じれに応じた流体圧駆動力により操舵力を補助するもので、全体として、ステアリングケース１９ａに収容されている。

トーションバー１３は、その両端の一方は入力軸１１に固定され、他方は出力軸１２に固定され、入力軸１１と出力軸１２との間のトルクを伝達するものである。トーションバー１３の中間部分は、その両端に比べ、より小さい外径の中実軸となっていて、トルク剛性を小さくして、トルク感度が良くなるようにしている。

入力軸１１は、トーションバー１３を覆い囲み、ほぼ出力軸１２に達するように構成されたインナーバルブ１１ａを備えている。

出力軸１２は、ピニオンギヤ１２ｃを備え、このピニオンギア１２ｃにより、ステアリングラック１９ｂを移動させて、車輪の操舵を可能にしている。

出力軸１２には、同期回転するようにアウターバルブ１７が設けられ、このアウターバルブ１７は、入力軸１１のインナーバルブ１１ａを流体密に覆い囲み、このインナーバルブ１１ａに対して相互回転可能となっている。

アウターバルブ１７とインナーバルブ１１ａとには、両者の相互回転位置関係に応じて、ステアリングラック１９ｂを移動させる流体圧シリンダ（不図示）に対して正逆いずれかの方向に作動流体の流れを制御する流体溝（不図示）が設けられている。

こうして、この流体圧パワーステアリング装置２０によれば、ハンドルを操作すると、入力軸１１から、トーションバー１３を介して出力軸１２に操作トルクが伝達されるが、その際、その操作トルクによって、トーションバー１３が捩じれる。

この捩じれによって、出力軸１２と同期回転するアウターバルブ１７とインナーバルブ１１ａとの間に一定の相互回転位置関係の変化（回転角度差）が生じ、これにより流体圧シリンダに対する作動流体の流れが生じ、ステアリングラック１９ｂがハンドルの操作方向に移動させるように移動して、操舵力を補助する。

この流体圧パワーステアリング装置２０は、上記のようにパワーステアリング装置の基本機能を達成しながら、更に、その中立剛性を高めるために、イニシャルセットフォース機構１４を備えている。

このイニシャルセットフォース機構１４は、出力軸１２と同期回転するアウターバルブ１７の内側に方形の空間を確保すべく設けられた壁面１４ａと、この壁面１４ａに自身の付勢力により固定されるバネ部材１４ｂと、このバネ部材１４ｂによりインナーバルブ１１ａ側に対して所定の位置で当接するように付勢されたローラ１４ｃとを備えている。

このローラ１４ｃは、インナーバルブ１１ａの外周の一部に形成された平坦面１１ｄに設けられた位置決め凹所１１ｅに嵌まり込んでいる。

このような構成のイニシャルセットフォース機構１４によれば、バネ部材１４ｂの付勢力により、ローラ１４ｃはこの初期中立状態の安定位置を維持しようとし、これにより、出力軸１２に対する入力軸１１、ひいてはトーションバー１３の中立状態の剛性、つまり、中立剛性を高め、高速時の操舵安定性を確保している。

しかしながら、このようなイニシャルセットフォース機構１４を用いた流体圧パワーステアリング装置２０においては、本当の意味での中立剛性を変化させているわけではないと考えられる。

つまり、位置決め凹所１１ｅにローラ１４ｃが嵌まり込んだ中立状態から、ローラ１４ｃが押し出されるまでは入力軸１１と出力軸１２とが回転方向で拘束され、押し出され始めると初めて入力軸１１と出力軸１２との間での回転差が許容される中立剛性が発生することになっている。

このため、剛性が比較的に大きく変化し、それがハンドルの滑らかな操作に違和感を与え、改善が望まれていた。

特許文献２と特許文献３も、上記特許文献１と同様の機構により、剛性の問題を解決しているが、同様の違和感の問題は残っていた。

特許文献４は、通常より高い剛性のトーションバーを用いて、中立剛性を確保しながら、ハンドル操作開始後には、このトーションバーの捩じりを油圧アシストして、トルク感度を増加させるようにしているが、関係する装置の内部構成が複雑になり、その点での改善が望まれていた。
特開平１０−２９７５１１号公報（第２図、第１２図） 特開平１１−９１６００号公報（図３、図６） 特開平１１−９１６０１号公報（図３） 特開平６−２１９２９５号公報（図４、図５）

本発明は、上記問題を改善しようとするもので、簡単な構成で、中立剛性を確保しながら、ハンドル操作に応じて滑らかにトーションバーの剛性を変えることができる流体圧パワーステアリング装置を提供することを目的としている。

本発明の流体圧パワーステアリング装置は、ハンドルに連結された入力軸とステアリング部に連結された出力軸とをトーションバーで連結し、このトーションバーの捩じれに応じた流体圧駆動力により操舵力を補助する流体圧パワーステアリング装置であって、
前記トーションバーの一方端を前記入力軸または前記出力軸のいずれか一方の軸（以下「一方軸」という。）に固定し、前記トーションバーの非固定部分と、前記入力軸または前記出力軸の他方の軸（以下、「他方軸」という。）との間に介在し、前記トーションバーと前記他方軸との間のトルクを伝達し、前記トーションバーと前記他方軸との間の軸方向位置が可変なトルク伝達ピストンを備え、
前記流体圧駆動力を発生させる作動流体（以下、「駆動側流体」という。）を前記トルク伝達ピストンに作用させ、その流体圧力が高くなるにつれ前記トルク伝達ピストンの軸方向位置が前記入力軸から前記出力軸への前記トーションバーを介したトルク伝達長さが長くなる位置になるようにしたことを特徴とする。

本発明の流体圧パワーステアリング装置によれば、入力軸から出力軸へのトルクの伝達を、これら両者間のトルクは伝達し、両者間の軸方向位置が自由となるトルク伝達ピストンを介して行い、駆動側流体を前記トルク伝達ピストンに作用させ、その流体圧力が高くなるにつれ前記トルク伝達ピストンの軸方向位置が前記入力軸から前記出力軸への前記トーションバーを介したトルク伝達長さが長くなる位置になるようにしたので、中立剛性を確保しながら、ハンドル操作に応じて滑らかにトーションバーの剛性を変えることができる。

以下に、本発明の実施の形態（実施例）について、図面を用いて説明する。

図１は本発明の流体圧パワーステアリング装置の一例を示す縦断面図、図２（ａ）は、図１の要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）のＡＡ断面図である。

図１の流体圧パワーステアリング装置１０は、ハンドルＨに連結された入力軸１とステアリング部９に連結された出力軸２とをトーションバー３で連結し、このトーションバー３の捩じれに応じた流体圧駆動力により操舵力を補助するものである。

この流体圧パワーステアリング装置１０は、上述の各部に加え、トルク伝達ピストン４、絞り弁５、付勢手段としてのスプリング６、アウターバルブ７及び流体密ハウジング８
を備え、特に、トルク伝達ピストン４によりトーションバー３の捩じれ剛性を可変としていることを特徴とする。

入力軸１、この入力軸１に備えられたインナーバルブ１ａ、出力軸２、出力軸２に備えられたピニオンギア２ｃ、トーションバー３、アウターバルブ７、ステアリング部９、ステアリング部９のステアリングケース９ａ及びステアリングラック９ｂは、本発明の背景技術として説明した図４（ａ）の流体圧パワーステアリング装置２０に備えられた入力軸１１、インナーバルブ１ａ、出力軸１２、ピニオンギア１２ｃ、トーションバー１３、アウターバルブ１７、ステアリング部１９、ステアリングケース１９ａ及びステアリングラック１９ｂと、それらの基本的な構成と機能は同一であるので、重複説明を省略する。

要するに、この流体圧パワーステアリング装置１０は、上記各部品により、流体圧パワーステアリング装置の基本的機能を達成している。

ただし、この図１では、図４（ａ）に比べ、油圧系統などについて、より詳しく図示しているので、その点について、以下説明する。

この流体圧パワーステアリング装置１０においては、ステアリングケース９ａは、図４（ａ）のものが２分割されて、本体側となるステアリングケース９ａとされ、このステアリングケース９ａに対して、出力軸２の着脱が容易になる部分で非本体側となる流体密ハウジング８が流体密に着脱されるようになっている。

この流体密ハウジング８には、アウターバルブ７とインナーバルブ１ａとで構成される制御バルブＣＶへの流体口４ｈが４箇所設けられている。

それらの４つの流体口４ｈの内、２つの流体口４ｈは、流体圧シリンダ９ｃのシリンダ本体９ｄのピストン９ｅで仕切られる二つの流体室９ｇ、９ｈにそれぞれ接続されており、残る２つの流体口４ｈの一方は流体圧ポンプ１０ａに、他方は流体タンク１０ｂに接続されている。

なお、流体密ハウジング８とインナーバルブ１ａとの間の部分であって、アウターバルブ７で仕切られる空間の内、入力軸１側を入力側バルブ室Ｒ１、出力軸２側を出力側バルブ室Ｒ２とする。

また、流体圧ポンプ１０ａから送り出される作動流体は、トーションバー１３の捩じれに応じた流体圧駆動力を発生させる作動流体であって、これを駆動側流体Ｆと称し、流体タンク１０ｂに戻される作動流体を、戻り側流体Ｇと称する。

このような構成で、制御バルブＣＶは、アウターバルブ７とインナーバルブ１ａに設けられた流体溝（不図示）の相互回転位置関係に応じて、流体圧ポンプ１０ａから送り出され流体口４ｈから流入した駆動側流体Ｆを流体室９ｇに送り出し、流体室９ｈから戻る戻り側流体Ｇを出力側バルブ室Ｒ１に戻す正方向流れと、同様に流入した駆動側流体Ｆを流体室９ｈに送り出し、流体室９ｇから戻る戻り側流体Ｇを出力側バルブ室Ｒ１に戻す正方向のとの切替とその流量の制御が可能である。

流体圧シリンダ９ｃのピストン９ｅは、ロッド９ｆに固定されており、このロッド９ｆによってハンドルＨによるステアリングラック９ｂへの操作力を補う操舵力が与えられるようになっている。

こうして、この流体圧パワーステアリング装置１０によって、ハンドルＨを正方向（例えば、右折する方向とする。）に操作すれば、トーションバー３は正方向に捩じれ、制御バルブＣＶは作動流体の正方向流れを生じさせ、ステアリングラック９ｂを正方向に移動させ、ハンドルＨを逆方向（例えば、右折する方向とする。）に操作すれば、同様の連鎖によりステアリングラック９ｂを逆方向に移動させるという基本機能が達成される。

なお、この流体圧パワーステアリング装置１０は、車速が高速になるにつれ作動流体の圧力を低くするように絞り弁５を備えている。

さて、この流体圧パワーステアリング装置１０は、その基本機能に加え、上述の通りトルク伝達ピストン４によりトーションバー３の捩じれ剛性を可変としていることを特徴とするが、そのトルク伝達ピストン４とそれに関連する部分について図２を主に用いて以下に説明する。

トーションバー３は、その両端が入力軸１と出力軸２とに固定されて両者間のトルクを伝達するものである点は変わりはないが、その両端より外径の小さい中間部分である捩じれ軸部３ａの適所にセレーション３ｂが形成されている。

一方、トーションバー３の捩じれ軸部３ａを覆い囲むインナーバルブ１ａの内周側にも、セレーション３ｂに対応した位置にセレーション１ｂが形成されている。

トルク伝達ピストン４は、全体として円筒形状であり、その外周にインナーバルブ１ａのセレーション１ｂに対応した外セレーション４ｅを、その内周にトーションバー３のセレーション３ｂに対応した内セレーション４ｆを備えている。

これらのセレーション３ｂ、１ｂ、４ｅ、４ｆはいずれもトルクは伝達するが軸方向には相互に拘束しない程度のはめあいとされ、滑動可能なタイプのものである。

よって、トーションバー３のセレーション３ｂと、インナーバルブ１ａのセレーション１ｂとの間に挟まれたトルク伝達ピストン４は、トーションバー３とインナーバルブ１ａとの間のトルクの伝達はするが、これらの両者間でその軸方向位置、つまり入力軸１と出力軸２との間の位置が自由に移動できるものである。

トルク伝達ピストン４は、図２（ｂ）に示すように、円筒形の中心軸を分割面として右方体４ａと左方体４ｂとに分割され、双方を貫通するように設けられた貫通孔４ｃと、この貫通孔４ｃを貫通し、右方体４ａと左方体４ｂとを一体化するようにそれぞれに締まりばめされる貫通ピン４ｄとを備え、一体化されている。

この一体化のための連結手段として、図示した状態では、円周上に一箇所ピンが設けられているが、必要に応じて、トーションバー３に対して、対称的に複数配置してもよい。要するに、右方体４ａと左方体４ｂとが強固に結合できれば良い。

トルク伝達ピストン４をこのような分割構成としたのは、トーションバー３のセレーション３ｂ部分は、その両端より外径の小さい部分であって、トルク伝達ピストン４を嵌合させるためには、トーションバー３の軸端から軸方向に入れることはできないため、セレーション３ｂの軸直角方向から２分割して嵌合させるしかないからである。

なお、トルク伝達ピストン４の分割一体化のための貫通孔４ｃと、貫通ピン４ｄとは、図２（ｂ）でも解るように、外セレーション４ｅ及び内セレーション４ｆに対して、相互に支障のないような態様で形成されている。

トルク伝達ピストン４は、上記分割一体化構造に対応して、その出力軸２側の側面に流体密に当接された流体シール４ｇを備えている。

この流体シール４ｇは、その外周と内周部分は、対応する部分にあるインナーバルブ１ａのセレーション１ｂと、トーションバー３のセレーション３ｂとにそれぞれ対応した形状となっていて、これらのセレーション１ｂ、３ｂの溝に対して流体シール機能を発揮するものである。

トルク伝達ピストン４の入力軸１側には、トーションバー３の捩じれ軸部３ａに外挿状態で、インナーバルブ１ａのセレーション１ｂ部分に内挿状態の付勢手段６が設けられている。

この付勢手段６は、トーションバー３の入力軸１側に対して、トルク伝達ピストン４を出力軸２側へ付勢するもので、その付勢力は、トルク伝達ピストン４が入力軸１に近づくほど大きくなる、具体的には、その軸方向位置に比例して大きくなるものである。

また、この付勢手段６は、伸縮可能な範囲において、入力軸１側、トルク伝達ピストン４側でそれぞれの相手方に対して離間しないように配置されているものとする。

付勢手段６としては、具体的には、バネ鋼で製されるスプリングが好適であるが、付勢手段６に要求される上記条件を満たすものであればよく、スプリングには限定されない。

トルク伝達ピストン４の果たすべき機能に関連して、インナーバルブ１ａには、アウターバルブ７側から流体タンク１０ｂへ戻る低圧の作動流体を、トルク伝達ピストン４の入力軸１側に流通させる入力側流体通路１ｄと、流体ポンプ１０ａから供給される作動流体をトルク伝達ピストン４の出力軸２側に流通させる出力側流体通路１ｅとが備えられている。

ここで、トルク伝達ピストン４で仕切られたインナーバルブ１ａ内の空間の内、入力軸１側で、入力側流体通路１ｄが設けられた方を入力側内室Ｒ３、出力軸２側で、出力側流体通路１ｅが設けられた方を出力側内室Ｒ４とする。

また、図２（ａ）に示すように、トルク伝達ピストン４の軸方向位置Ｌをトーションバー３の捩じり軸部３ａの基部からトルク伝達ピストン４の捩じり軸部３ａの基部側端面まで、つまり、入力軸１からトーションバー３の捩じり軸部３ａにトルクが伝達される位置までの長さとする。

流体密ハウジング８の出力側流体通路１ｅに対応する部分には、絞り弁５からの絞られた駆動側流体Ｆを導入するための導入口８ａが設けられている。

この絞り弁５は、より効果的に出力側内室Ｒ４の圧力を発生させるために設けられているが、制御バルブＣＶの相対回転に応じて、駆動側流体Ｆの圧力も適正方向に変化することから、必要に応じて設ければよいものである。

このような構成で、このトルク伝達ピストン４を備えた流体圧パワーステアリング装置１０では、出力側バルブ室Ｒ２の駆動側流体Ｆは出力側内室Ｒ４にも充填され、入力側バルブ室Ｒ１のは入力側内室Ｒ３にも充填されることになる。

すると、ハンドルＨが中立状態で、流体圧ポンプ１０ａが作動していない状態では、駆動側流体Ｆと戻り側流体Ｇとの間に圧力差はなく、トルク伝達ピストン４の両側には作動流体による差圧は発生しない。

この状態で、付勢手段６はその自然長の状態、つまり、圧縮がない場合の最も長い状態であり、この状態で、トルク伝達ピストン４の軸方向位置Ｌを、入力軸１から出力軸２へのトーションバー３を介したトルク伝達長さＬが最も短くなる状態で維持するように構成されている。

したがって、この状態で、トーションバー３のトルク伝達長さＬは最短で、そのトルク伝達剛性は最も大きくなっており、流体圧パワーステアリング装置の中立剛性が高められた状態となっている。

次に、流体圧ポンプ１０ａを作動させた状態で、ハンドルＨを正方向（右方向）あるいは逆方向（左方向）へ操作すると、その操作量に応じてより多量で圧力の高い駆動側流体Ｆが送り出され、その駆動側流体Ｆが出力側内室Ｒ４に供給される。

これに伴い、入力側内室Ｒ３は常時低圧の流体タンク１０ｂに連通していることから、駆動側流体Ｆと戻り側流体Ｇとの間により大きい圧力差が生じ、トルク伝達ピストン４にはその圧力差により、付勢手段６の付勢力に抗して、トルク伝達ピストン４の軸方向位置Ｌを長くしようとする力が作用する。

なお、トルク伝達ピストン４には、流体シール４ｇが設けられているので、圧力差があっても高圧の駆動側流体Ｆが低圧の戻り側流体Ｇ側へ漏れ出す量が非常に少なく、この圧力差を支障のない程度に維持する。

このトルク伝達ピストン４への力は、付勢手段（スプリング）６の付勢力と均衡する所までトルク伝達ピストン４を押した後は、その軸方向位置Ｌを維持し、変動があれば、それに応じて比例的に変動する。

こうして、この流体圧パワーステアリング装置１０によれば、中立剛性を高く維持しながら、駆動側流体Ｆをトルク伝達ピストン４に作用させ、その流体圧力が高くなるにつれトルク伝達ピストン４の軸方向位置Ｌが入力軸１から出力軸２へのトーションバー３を介したトルク伝達長さＬが長くなる位置に、つまりトーションバー３のトルク剛性が柔らかくなるようになっており、これにより、ハンドル操作に応じて滑らかにトーションバーの剛性を変えることが可能となっている。

また、上記を達成するための構成については、従来に比べた主な追加部品は、トルク伝達ピストン４、付勢手段６であるので、簡単な構成となっている。

導入口８ａから導入される駆動側流体Ｆは、絞り弁５によって、車速が高速になるにつれ、その流体圧力が低くなるように絞られるので、トーションバー３のトルク剛性が大きくなり、高速安定性を達成することができる。

なお、絞り弁５による流体圧力の調整は、上記例に限らず、車速に対応して必要に応じて任意の特性に変更することが可能である。

付勢手段６は、この流体圧パワーステアリング装置１０の実際の使用態様ではトルク伝達ピストン４が重力を受けて、その重量が付勢手段として作用する態様で用いられ、その場合に駆動側流体Ｆと戻り側流体Ｇとの間の差圧を操作することで、駆動側流体Ｆの流体圧力に応じたトルク伝達ピストン４の軸方向位置Ｌを長くするようにできるので、その場合は、不要なものである。

しかしながら、付勢手段６を不要とする場合でも、付勢手段６の自由長による、トルク伝達ピストン４の軸方向位置Ｌを最短に維持する機能については、何らかの代替手段が必要であり、例えば、入力軸内室Ｒ３へのアキュムレータ装着などが挙げられる。

また、流体シール４ｇも、トルク伝達ピストン４の両側間の、セレーション１ｂと４ｅとの間、及びセレーション３ｂと４ｆとの間における作動流体の漏れが、ステアリング部９によって発生する操舵力の減少が少なく、高圧の駆動側流体Ｆの圧力が支障のない程度に維持できるものであれば、不要なものである。

なお、この実施例１では、トーションバー３の先端は入力軸１にピン結合されているが、これは、ここで、入力軸１からトーションバー３にトルク伝達をするものではなく、あくまでも、入力軸１の軸方向の位置決めのためである。

したがって、他の手段で入力軸１の位置決めが可能であれば、本発明のトルク伝達という観点からは、このピン結合は不要なものである。

よって、この実施例１は、トーションバー３の基部を出力軸２に固定したものの例示であるが、他例として、トーションバーを入力軸に固定するように構成してもよい。

つまり、トーションバーを固定する側は、入力軸、出力軸のどちらでもよく、特許請求の範囲では、この観点から、トーションバーを固定する側を一方軸、固定しない側を他方軸と定義している。

図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の流体圧パワーステアリング装置の他例を示す縦断面図である。

図３（ａ）の流体圧パワーステアリング装置１０Ａは、図１、２の流体圧パワーステアリング装置１０に比べ、トルク伝達ピストン４Ａに設けられた外セレーション４ｊが入力軸１Ａに対して、その内側にトーションバー３Ａの無い位置でセレーション嵌合している点、つまり、トルク伝達ピストン４Ａの内外のセレーションが軸方向に同じ位置にない点が異なっている。以下により詳しく説明する。

この流体圧パワーステアリング装置１０Ａは、図１、２の流体圧パワーステアリング装置１０と同様に、入力軸１Ａ、出力軸２、トーションバー３Ａ、トルク伝達ピストン４Ａ、絞り弁５、付勢手段６Ａ、アウターバルブ７、流体密ハウジング８、ステアリング部９、流体圧ポンプ１０ａ及び流体圧タンク１０ｂを備えているが、これらの内、符号にＡ付きの部分については、その部分の構成が異なっている。

なお、図３（ａ）では、絞り弁５、流体密ハウジング８、ステアリング部９、流体圧ポンプ１０ａ、流体圧タンク１０ｂを示していないが、これらは備えられているものとする。

入力軸１Ａは、その入力側端部に、トーションバ３Ａの端部ではなく、トルク伝達ピストン４Ａの端部である外セレーション４ｊとセレーション嵌合するセレーション１ｆが設けられている点が図１、２の入力軸１と異なる。

入力軸１Ａのインナーバルブ１ａ′は、その外周部分は、図１、２の入力軸１のインナーバルブ１ａと同じであるが、その内周側は、セレーションのない滑らかな内周部１ｇとなっている点が異なっている。

トーションバー３Ａは、出力軸２との結合部分は、図１、２のトーションバー３と同じであるが、入力軸１Ａと結合する端部がなく、その捩じれ軸部３ａ′の外周には、セレーション３ｂ′が軸端まで形成されている。

トルク伝達ピストン４Ａは、図１、２のトルク伝達ピストン４の円筒外形形状とほぼ同形状の円筒部４ｈと、この円筒部４ｈと外セレーション４ｊとを接続すると共に、後述するように外セレーション４ｊの移動可能範囲内において、その移動を阻害せず、入力軸１Ａに入力される操作トルクでも捩じれることなく、十分な剛性を有した軸部４ｉとを備えている。

トルク伝達ピストン４Ａは、更に、円筒部４ｈから軸部４ｉの内側の一定深さの部分にまで設けられ、トーションバー３Ａのセレーション３ｂ′に対応した内セレーション４ｆ′を備えている。

円筒部４ｈの外周には、セレーションはなく、その代わりに、Ｏリング溝４ｋが設けられ、このＯリング溝４ｋにＯリング４ｍが嵌め込まれて、入力軸１Ａのインナーバルブ１ａ′の内周部１ｇとの間の流体シールを維持している。

トルク伝達ピストン４Ａとトーションバー３Ａ及び入力軸１Ａとのセレーション嵌合は、主に入力軸１Ａ側の嵌合において嵌合位置は異なるものの、実質的に、図１、２の場合と同じものであるので、トルク伝達ピストン４Ａはこれら両者間のトルクは伝達するが、その軸方向位置Ｌ、つまり、トーションバー３Ａのトルク伝達長さＬは、自由に変化するものである。

スプリングで構成された付勢手段６Ａは、トルク伝達ピストン４Ａの円筒部４ｈの出力軸２側、つまり、駆動側流体Ｆが作用する側に設けられ、引っ張りによる負の付勢力を用いている点が、図１、２の付勢手段６と異なっている。

この付勢手段は、第１実施例である図１、２のように、トルク伝達ピストン４Ａに対して入力軸１Ａに配置していても良く、その場合は、第１実施例と同じように圧縮による正の付勢力を有しているものであれば良い。

このような構成の流体圧パワーステアリング装置１０Ａによっても、付勢手段６Ａの自然長によって、ハンドルＨが中立状態で、トルク伝達ピストン４Ａの円筒部４ｈに差圧が発生しない状態の軸方向位置Ｌを最も短いものとして、トーションバー３Ａの中立剛性を高いものとすることができる。

また、駆動側流体Ｆは、付勢手段６Ａの負の付勢力に抗して、トルク伝達ピストン４Ａを移動させるので、結果、この流体圧パワーステアリング装置１０Ａによれば、図１、２の流体圧パワーステアリング装置１０と同様の効果を発揮することができる。

加えて、この流体圧パワーステアリング装置１０Ａにおいては、トルク伝達ピストン４Ａの円筒部４ｈと入力軸１Ａのインナーバルブ１ａ′の内周部１ｇとの間の流体シールは、セレーションがないので、Ｏリング４ｍという簡単な構成のもので、より確実に達成することができる。

なお、図３（ａ）に示すように、トーションバー３Ａがトルク伝達ピストン４Ａとセレーション嵌合した状態のトルク伝達ピストン４Ａ側の内セレーション４ｆ′の余分長さＬ２は、その状態でのトルク伝達ピストン４Ａと入力軸１Ａとのセレーション嵌合長さＬ３に比べて、短くなっている。

これは、このようにしておくと、例え、付勢手段６Ａを用いない場合で、最大限、トルク伝達ピストン４Ａが、トーションバー３Ａの捩じれ軸部３ａ′の先端がトルク伝達ピストン４Ａの内セレーション４ｊの奥底に突き当たるような、軸方向位置Ｌが短くなる位置に移動したとしても、トルク伝達ピストン４Ａと入力軸１Ａとのセレーション嵌合は維持され、トルク伝達ピストン４Ａが入力軸１Ａから脱落することがなく、機能性が確保されるからである。

図３（ｂ）の流体圧パワーステアリング装置１０Ｂは、図３（ａ）の流体圧パワーステアリング装置１０Ａに比べ、トルク伝達ピストン４Ｂとトーションバー３Ｂとのトルクは伝達し、軸方向位置関係が変化可能という連結が、セレーション嵌合ではなく、いわゆるピン軸方向長溝係合構造となっている点が異なっている。

つまり、トーションバー３Ｂの捩じれ軸部３ａ′の外周には、セレーションはなく、代わりに、軸方向に一定幅と深さの矩形の長溝３ｄが形成され、一方、トルク伝達ピストン４Ｂの内周側もセレーションはなく、滑らかな内周面４ｎとなっており、代わりに、軸部４ｉから内周面４ｎに貫通して、トーションバー３Ｂの長溝３ｄに嵌まり込む嵌合ピン４ｏが備えられている点が異なっている。

このようなトルク伝達ピストン４Ｂの嵌合ピン４ｏとトーションバー３Ｂの長溝３ｄとによるピン軸方向長溝係合構造によっても、セレーション嵌合と同様に、トルク伝達は可能で、軸方向位置は自由な連結が可能である。

したがって、このような構成の流体圧パワーステアリング装置１０Ｂは、図３（ａ）の流体圧パワーステアリング装置１０Ａと同様の効果を発揮する。

セレーション嵌合は、深さの小さい溝が円周を等分するように多数設けられて嵌合するものであるので、小さいスペースで嵌合面積を多くとれ、その分、より大きな力を伝達することができるという長所がある。

一方、ピン軸方向長溝係合構造では、長孔の加工は最低１箇所でよく、一方側は嵌合ピンを設けるだけでよいので、加工が簡単である、という長所がある。

以上説明した流体圧パワーステアリング装置は、は特許請求の範囲に記載された本発明の例示にすぎず、本発明は、これらの例示に限定されるものではない。

また、上記の実施例に含まれる各部の組み合わせは、上記例のものに限定されず、他の組み合わせも可能である。例えば、実施例１で、圧縮タイプの付勢手段６を用いているが、これを実施例２のような引っ張りタイプの付勢手段６Ａとしてもよい。

さらに、ハンドルが中立状態で、かつ、トルク伝達ピストンに差圧が発生しない状態において、トーションバーの捩じれが可能な軸方位位置Ｌを短い方向にもっていくことができるように付勢手段が働いておれば、トルク伝達ピストンに対して付勢手段がどちらの側に配置されていても良い。

また、実施例２ようなピン軸方向長溝係合構造を、実施例１に用いてもよい。

流体圧パワーステアリング装置には、油圧を用いるものの他、作動流体として作動油以外の流体、例えば、水や高分子作動流体などを用いるものを含むものである。

本発明の流体圧パワーステアリング装置は、簡単な構成で、中立剛性を確保しながら、ハンドル操作に応じて滑らかにトーションバーの剛性を変えることが要請される産業分野に、特に自動車などの車両に好適に用いることができる。

本発明の流体圧パワーステアリング装置の一例を示す縦断面図 （ａ）は、図１の要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）のＡＡ断面図 （ａ）、（ｂ）は、本発明の流体圧パワーステアリング装置の他例を示す縦断面図 （ａ）は、本発明の背景技術となる流体圧パワーステアリング装置の一例を示す要部縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の横断面図

符号の説明

１〜１Ａ 入力軸
２ 出力軸
３〜３Ｂ トーションバー
４〜４Ｂ トルク伝達ピストン
５ 絞り弁
６ 付勢手段
７ ロータリースリーブ
８ 流体密ハウジング
９ ステアリング部
１０〜１０Ｂ 流体圧パワーステアリング装置
ＣＶ 制御バルブ
Ｆ 駆動側流体
Ｇ 戻り側流体
Ｈ ハンドル

Claims (5)

1. ハンドルに連結された入力軸とステアリング部に連結された出力軸とをトーションバーで連結し、このトーションバーの捩じれに応じた流体圧駆動力により操舵力を補助する流体圧パワーステアリング装置であって、
   前記トーションバーの一方端を前記入力軸または前記出力軸のいずれか一方の軸（以下「一方軸」という。）に固定し、
   前記トーションバーの非固定部分と、前記入力軸または前記出力軸の他方の軸（以下、「他方軸」という。）との間に介在し、前記トーションバーと前記他方軸との間のトルクを伝達し、前記トーションバーと前記他方軸との間の軸方向位置が可変なトルク伝達ピストンを備え、
   前記流体圧駆動力を発生させる作動流体（以下、「駆動側流体」という。）を前記トルク伝達ピストンに作用させ、その流体圧力が高くなるにつれ前記トルク伝達ピストンの軸方向位置が前記入力軸から前記出力軸への前記トーションバーを介したトルク伝達長さが長くなる位置になるようにしたことを特徴とする流体圧パワーステアリング装置。
2. トルク伝達ピストンに、前記駆動側流体による流体圧力に抗して、前記駆動側流体による前記トルク伝達ピストンの位置変化量に応じた付勢力で前記トルク伝達ピストンを付勢する付勢手段を作用させたことを特徴とする請求項１記載の流体圧パワーステアリング装置。
3. 付勢手段は、トルク伝達ピストンに作動流体の差圧が発生しない状態で、前記トルク伝達ピストンの軸方向位置を、前記入力軸から前記出力軸への前記トーションバーを介したトルク伝達長さが最も短くなる状態で維持するように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の流体圧パワーステアリング装置。
4. 車速が高速になるにつれ駆動側作動流体の流体圧力を低くする絞る絞り弁を備え、この絞り弁により、トルク伝達ピストンに作用する作動流体の流体圧力を低くするようにしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか記載の流体圧パワーステアリング装置。
5. トルク伝達ピストンと、トーションバー及び他方軸の少なくとも一方との関係が、ピン軸方向長溝係合構造となっていることを特徴とする請求項１から４のいずれか記載の流体圧パワーステアリング装置。

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