JP2008184085A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トーションバーを介して互いに連結された入出力軸の相対回転をもって油路の切り替えを行うパワーステアリング装置において、出力軸の軸方向におけるがたつきを防止し、操舵フィーリングの向上を図ったパワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】略有底円筒状のバルブハウジング１７に収容された出力軸４の両端を第１、第２ボールベアリング２４，２５をもって軸支し、バルブハウジング１７の開口部１７ａにプラグ１８を螺合する。プラグ１８の先端は第１ボールベアリング２４のアウタレース２４ｃに突き当てられていて、そのプラグ１８をもって第１ボールベアリング２４を介して出力軸４をバルブハウジング１７の底部１７ｂ側に付勢することで、第１、第２ボールベアリング２４，２５の軸方向における内部すきまをなくし、出力軸４の軸方向のがたつきを防止する。
【選択図】図２

Description

本発明はパワーステアリング装置に関し、特にバルブハウジングに収容された入出力軸同士がトーションバーを介して連結されていて、その入出力軸の相対回転に応じて油路の切り替えを行うコントロールバルブを有するパワーステアリング装置における出力軸の支持構造の改良に関する。

この種のパワーステアリング装置における出力軸の支持構造としては、例えば特許文献１に記載のように、出力軸のうち入力軸側端部をボールベアリングをもって軸支するとともに、出力軸の中間部を滑り軸受として機能するブッシュにより軸支し、さらに出力軸のうち反入力軸側端部をラジアル方向でバルブハウジングに直接軸支する構造が提案されている。
特開平９−３１５３２６号公報

特許文献１に記載の出力軸の支持構造では、出力軸の軸方向における変位をボールベアリングをもって規制する構造になっていて、ボールベアリングには内部すきまが存在することから、出力軸にその軸方向でがたつきが発生し、運転者の操舵に対する応答性が低下して操舵フィーリングが悪化する恐れがあった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、出力軸の軸方向におけるがたつきを防止することで、運転者の操舵に対する応答性を向上させ、操舵フィーリングの良好な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。

本発明は、入力軸およびその入力軸にトーションバーを介して連結された出力軸がそれぞれ回転自在にバルブハウジングに収容されていて、入出力軸の相対回転に応じて油路の切り替えを行うコントロールバルブを備えたパワーステアリング装置において、出力軸のうちその軸方向における一方側を軸支する第１転がり軸受と、出力軸のうちその軸方向における他方側を軸支する第２転がり軸受と、出力軸をその軸方向に付勢して両転がり軸受のうち出力軸側のインナレースとバルブハウジング側のアウタレースとをそれぞれ軸方向にオフセットさせ、両転がり軸受の軸方向における内部すきまを少なくとも狭める付勢手段と、を備えていることを特徴としている。

すなわち本発明では、出力軸をその軸方向に付勢することで、両転がり軸受のうちバルブハウジング側に固定されたアウタレースと出力軸側に固定されたインナレースがそれぞれ軸方向でオフセットし、両転がり軸受の軸方向における内部すきまが少なくとも狭められることで、出力軸の軸方向におけるがたつきが防止される。

したがって本発明によれば、出力軸の軸方向におけるがたつきを防止することで、運転者の操舵に対する応答性が向上し、良好な操舵フィーリングが得られるメリットがある。

図１は本発明のより具体的な実施の形態を示していて、自動車のパワーステアリング装置を示す図てある。

本実施の形態におけるパワーステアリング装置では、図１に示すようにバルブユニット１のうち図示外のステアリングホイールに連結された入力軸２がトーションバー３を介して出力軸４に連結されているとともに、その出力軸４のピニオン部４ａがパワーシリンダ５に組み込まれたラック軸６と噛合っている。そして、ラック軸６の両端部にはそれぞれボールジョイント７を介してタイロッド８が連結されていて、タイロッド８がパワーシリンダ５の軸方向に変位することで図示外の操舵輪が転舵されるようになっている。なお、入出力軸２，４およびトーションバー３はバルブハウジング１７に回転自在に収容されている。

ラック軸６にはパワーシリンダ５内を二つの圧力室５ａ，５ｂに隔成するピストン９が結合されており、入出力軸２，４の相対回転、すなわちトーションバー３の捩れに応じて油路を切り替えるコントロールバルブ１０をもって、オイルポンプ１１（図２参照）から圧送される作動油を両圧力室５ａ，５ｂに選択的に供給し、操舵力をアシストするようになっている。

図２はバルブユニット１の詳細を示す図であって、図１におけるＡ―Ａ断面図である。

バルブユニット１は、図２に示すようにリザーバタンク１２から作動油が流入する流入ポート１３と、リザーバタンク１２に作動油を還流する還流ポート１４と、パワーシリンダ５の各圧力室５ａ，５ｂにそれぞれ連通する一対の出力ポート１５，１６を備えていて、コントロールバルブ１０がこれらの各ポート１３，１４，１５，１６間の油路を連通・遮断することでパワーシリンダ５によるアシスト力の発生を制御している。

バルブユニット１のバルブハウジング１７は、例えばダイカストによりその全体が略有底円筒状に一体成形されていて、その開口部１７ａに螺合した付勢手段たるプラグ１８をもってその開口部１７ａが閉塞されている。そのバルブハウジング１７の内周側には複数の段状部１７ｃ，１７ｄ，１７ｅが形成されていて、バルブハウジング１７の内部空間がバルブハウジング１７の底部１７ｂ側に向かって段階的に小径となる形状をなしている。なお、プラグ１８にはロックナット１９が螺合していて、そのロックナット１９をもってプラグ１８の回り止めがなされている。

また、トーションバー３のうちバルブハウジング１７の開口部１７ａ側端部はキー２０により入力軸２に固定されているとともに、トーションバー３のうちバルブハウジング１７の底部１７ｂ側端部は、例えば全周溶着等の溶着手段により出力軸４に固定されている。

さらに、入力軸２にはコントロールバルブ１０のロータ１０ａが一体成形されているとともに、そのロータ１０ａに外挿されたコントロールバルブ１０のスリーブ１０ｂが出力軸４に一体成形されていて、ロータ１０ａはニードルベアリング２１をもってスリーブ１０ｂに軸支されている。すなわち、運転者が図示外のステアリングホイールを操舵すると、トーションバー３が捩れることによって入力軸２のロータ１０ａと出力軸４のスリーブ１０ｂとが相対回転し、各ポート１３，１４，１５，１６間の油路が連通・遮断されるようになっている。

入力軸２はプラグ１８の挿通孔１８ａを挿通していて、プラグ１８内に保持された第１シール部材２２により入力軸２とプラグ１８との間がシールされ、且つ入力軸２が回転自在に保持されている。

一方、出力軸４のうちコントロールバルブ１０よりも底部１７ｂ側の部位には、その出力軸４とバルブハウジング１７との間をシールする第２シール部材２３が設けられていて、これらの両シール部材２２，２３の間に作動油が充満されている。

出力軸４側の第２シール部材２３は、出力軸４に形成された第１肩部４ｂとバルブハウジング１７に形成された第１段状部１７ｃの間に配置されていて、その第２シール部材２３と第１肩部４ｂとの間には所定の隙間Ｃ１が設けられている。

そして、出力軸４の両端には第１、第２ボールベアリング２４，２５が第１、第２転がり軸受として設けられていて、その両ボールベアリング２４，２５をもって出力軸４が軸支されている。なお、第１、第２ボールベアリング２４，２５としては、スラスト荷重を負荷し得る転がり軸受としていわゆるアンギュラボールベアリングを用いている。

出力軸４のうちバルブハウジング１７の開口部１７ａ側端部を軸支する第１ボールベアリング２４は、インナレース２４ａと転動体たるボール２４ｂおよびアウタレース２４ｃから構成されていて、そのインナレース２４ａが出力軸４と一体成形されている。また、そのアウタレース２４ｃにプラグ１８の先端が圧接していて、そのプラグ１８をもって第１ボールベアリング２４のアウタレース２４ｃがバルブハウジング１７に対する開口部１７ａ側への相対変位を規制されている。

一方、出力軸４のうちバルブハウジング１７の底部１７ｂ側端部を軸支する第２ボールベアリング２５は、インナレース２５ａと転動体たるボール２５ｂおよびアウタレース２５ｃから構成されていて、そのインナレース２５ａが出力軸４に形成された第２肩部４ｄをもって出力軸４に対する開口部１７ａ側への相対変位を規制されているとともに、そのアウタレース２５ｂはバルブハウジング１７に形成された第３段状部１７eによってバルブハウジング１７に対する底部１７ｂ側への相対変位を規制されている。

すなわち、プラグ１８をバルブハウジング１７の開口部１７ａにねじ込むことで、そのプラグ１８の弾性変形に基づく復元力にて第１ボールベアリング２４のアウタレース２４ｃをバルブハウジング１７の底部１７ｂ側に向かって付勢し、第１ボールベアリング２４の軸方向における内部すきまをなくしているとともに、その第１ボールベアリング２４を介して出力軸４がバルブハウジング１７の底部１７ｂ側に向かって付勢されている。同時に、出力軸４を介して第２ボールベアリング２５のインナレース２５ａがバルブハウジング１７の底部１７ｂ側に付勢され、第２ボールベアリング２５の軸方向における内部すきまをなくしている。なお、バルブハウジング１７にはプラグ１８の付勢方向で第１ボールベアリング２４のアウタレース２４ｃと引っ掛かりの関係となる第２段状部１７ｄが形成されていて、その第２段状部１７ｄと第１ボールベアリング２４のアウタレース２４ｃとの間にプラグ１８の付勢力および両ボールベアリング２４，２５の軸方向における内部すきまの調整代として所定の隙間Ｃ２が設けられている。

換言すれば、両ボールベアリング２４，２５のインナレース２４ａ，２５ａ同士が所定の間隔で出力軸４に保持されていて、第１ボールベアリング２４のアウタレース２４ｃをプラグ１８により押圧し、両ボールベアリング２４，２５のアウタレース２４ｃ、２５ｃ同士の軸方向における間隔を狭めることで、両ボールベアリング２４，２５のうち出力軸４側のインナレース２４ａ，２５ａとバルブハウジング１７側のアウタレース２４ｃ，２５ｃをそれぞれ軸方向でオフセットさせ、両ボールベアリング２４，２５の軸方向における内部すきまをなくしている。

したがって本実施の形態によれば、プラグ１８をバルブハウジング１７にねじ込み、隙間Ｃ２の範囲内で両ボールベアリング２４，２５の内部すきまを調整してその内部すきまをなくすことで、出力軸４の軸方向におけるがたつきが防止され、運転者の操舵に対する応答性が向上するほか、出力軸４のピニオン部４ａとラック軸６との噛合い状態が安定し、良好な操舵フィーリングが得られるメリットがある。

その上、バルブハウジング１７の内部空間が一方側にのみ開口していて、且つ底部１７ｂ側に向かって段階的に小径となる形状をなしているため、一方向のボーリング加工によってバルブハウジング１７の内径加工が行えるとともに、バルブユニット１の組立作業も一方向からの組み込みによって容易に行える上に、各部材の同心性を確保することができる。

さらに、第２シール部材２３と出力軸４の第１肩部４ｂとの間に隙間Ｃ１を設けているため、プラグ１８をバルブハウジング１７の開口部１７ａにねじ込むことで出力軸４とバルブハウジング１７が軸方向に相対変位しても第２シール部材２３が押し潰されることがない。なお、本実施の形態では第２シール部材２３と出力軸４の第１肩部４ｂとの間に隙間Ｃ１を設けたが、第２シール部材２３とバルブハウジング１７の第１段状部１７ｃとの間に隙間を設け、出力軸４とバルブハウジング１７が軸方向に相対変位した場合における第２シール部材２３の潰れ変形を防止するようにしてもよい。

また、本実施の形態では第１、第２ボールベアリング２４，２５としていわゆるアンギュラボールベアリングを用いたが、出力軸４の両端を軸支する軸受としてはスラスト荷重を負荷し得る形式の転がり軸受であればよく、例えば安価な深溝ボールベアリングを用いることも可能である。

さらに、本実施の形態ではプラグ１８の先端が第１ボールベアリング２４のアウタレース２４ｃに圧接するようにしたが、そのアウタレース２４ｃを第２段状部１７ｄに突き当てるとともに、プラグ１８をもって第１ボールベアリング２４のインナレース２４ａをバルブハウジング１７の底部１７ｂ側に付勢してもよい。

上記実施の形態から把握される上記請求項に記載した以外の技術的思想について以下に説明する。

（１）第１転がり軸受および第２転がり軸受のインナレース同士が出力軸にその軸方向において所定間隔で保持されているとともに、第２転がり軸受のアウタレースがバルブハウジングに対する付勢手段の付勢方向への相対変位を規制されていて、第１転がり軸受のアウタレースを出力軸の他方側に向かって付勢することで、その第１転がり軸受を介して出力軸がその他方側に向かって付勢されていることを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。

出力軸を第１転がり軸受のアウタレースおよび転動体を介して容易に付勢することができる。

（２）バルブハウジングのうち出力軸の軸方向における一方側に開口部が形成されているとともに、バルブハウジングのうち出力軸の軸方向における他方側に底部が形成され、
バルブハウジングの開口部を閉塞するプラグが付勢手段として第１転がり軸受のアウタレースをバルブハウジングの底部側に付勢していることを特徴とする（１）に記載のパワーステアリング装置。

部品点数および加工工数を増加することなく容易に出力軸のがたつきを防止することができる。

（３）第１転がり軸受のアウタレースと、バルブハウジングのうちプラグの付勢方向で第１転がり軸受のアウタレースと引っ掛かりの関係となる段状部と、の間に隙間が設けられていることを特徴とする（２）に記載のパワーステアリング装置。

第１転がり軸受のアウタレースとバルブハウジングの段状部との間に隙間を設けることで、その隙間の範囲内で第１、第２転がり軸受の軸方向における内部すきまおよび上記プラグの付勢力を調整することができる。

（４）上記プラグがバルブハウジングの開口部側端部に螺合していることを特徴とする（２）または（３）に記載のパワーステアリング装置。

上記プラグのバルブハウジングへのねじ込み量を調整することで、容易に第１、第２転がり軸受の軸方向における内部すきまおよび上記プラグの付勢力の調整を行うことができる。

（５）上記プラグにそのプラグの緩みを防止するロックナットが螺合されていることを特徴とする（４）に記載のパワーステアリング装置。

ロックナットをもって上記プラグを確実に固定することで、上記プラグの付勢力を安定させることができる。

（６）バルブハウジング全体が一体成形されていることを特徴とする請求項１または（１）〜（５）のいずれかに記載のパワーステアリング装置。

バルブハウジングの強度が向上し、上記プラグの付勢力によるバルブハウジングの変形および破損を防止できる。

（７）コントロールバルブが、入力軸と一体的に設けられたロータと、そのロータに外挿され且つ出力軸と一体的に設けられたスリーブと、を備えていて、
スリーブが出力軸に一体成形されていることを特徴とする請求項１または（１）〜（６）のいずれかに記載のパワーステアリング装置。

上記プラグの付勢力に対するスリーブ付きの出力軸の強度を高めることができる。

（８）第１転がり軸受および第２転がり軸受として深溝ボールベアリングを用いていることを特徴とする請求項１または（１）〜（７）のいずれかに記載のパワーステアリング装置。

スラスト荷重を負荷し得る形式の転がり軸受を用いることで、上記プラグの付勢力を高め、より確実に出力軸のがたつきを防止することができる。

（９）第１転がり軸受のインナレースが出力軸に一体成形されていることを特徴とする請求項１または（１）〜（８）のいずれかに記載のパワーステアリング装置。

第１転がり軸受のうちインナレースの出力軸への取付強度を高めることができるとともに、第１転がり軸受のインナレースの出力軸への組付けが不要となる。

（１０）出力軸側に形成された肩部とバルブハウジング側に形成された段状部との間に出力軸とバルブハウジングとの間をシールするシール部材が介在していて、出力軸側の肩部とシール部材の間およびバルブハウジング側の段状部とシール部材の間のうち少なくとも一方に隙間が設けられていることを特徴とする請求項１または（１）〜（９）のいずれかに記載のパワーステアリング装置。

上記プラグの付勢力によって出力軸とバルブハウジングが軸方向で相対変位した場合に、シール部材の潰れ変形を防止することができる。

本発明の実施の形態を示す図であって、パワーステアリング装置を示す図。 図１におけるＡ−Ａ断面図。

符号の説明

２…入力軸
３…トーションバー
４…出力軸
１０…コントロールバルブ
１７…バルブハウジング
１８…プラグ（付勢手段）
２４…第１ボールベアリング（第１転がり軸受）
２５…第２ボールベアリング（第２転がり軸受）

Claims (1)

1. 入力軸およびその入力軸にトーションバーを介して連結された出力軸がそれぞれ回転自在にバルブハウジングに収容されていて、入出力軸の相対回転に応じて油路の切り替えを行うコントロールバルブを備えたパワーステアリング装置において、
   出力軸のうちその軸方向における一方側を軸支する第１転がり軸受と、
   出力軸のうちその軸方向における他方側を軸支する第２転がり軸受と、
   出力軸をその軸方向に付勢して両転がり軸受のうち出力軸側のインナレースとバルブハウジング側のアウタレースとを軸方向にオフセットさせ、両転がり軸受の軸方向における内部すきまを少なくとも狭める付勢手段と、
   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。

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