JP2008254589A - パワーシリンダの配管取付構造およびこれを用いる車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数が少なく、且つ組み立てにかかる手間を少なくすることのできるパワーシリンダの配管取付構造およびこれを用いた車両用操舵装置を提供すること。
【解決手段】シリンダチューブ９ａと単一の材料で一体に形成された膨出部２４が設けられている。膨出部２４の第１の孔２８は、シリンダチューブ９ａの径方向Ｒに延びて油室１５に連通するとともに、膨出部２４の第１の面２５に開口２７を形成している。膨出部２４の第２の孔３０は、第１の孔２８の中途部２８ａから第１の孔２８と交差して延びており、配管１７が接続されている。膨出部２４に配管１７を固定する板金製の固定部材３５が、開口２７を閉塞する閉塞領域３８と、配管１７の抜脱を防止するように配管１７に係止する溝４０の縁部４０ａと、膨出部２４に係止する第１のかしめ部３９とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、パワーシリンダの配管取付構造およびこれを用いる車両用操舵装置に関する。

例えば、自動車等に備えられる油圧式パワーステアリング装置では、パワーシリンダの一対の油室の一方を油圧ポンプに接続し、他方を油タンクに接続するように、油圧制御弁が設けられている。油圧制御弁とパワーシリンダの油室とを連通するための配管の一端が、パワーシリンダのシリンダチューブに接続される（例えば、特許文献１〜３参照）。
特開平３−２４６１６４号公報 特開昭５９−２２６７０３号公報 特開平９−８６４２８号公報

シリンダチューブの周辺に機器（例えば、エンジンのオイルパン）が配置される等して配管用のスペースが少なく、特許文献２，３に示すような、配管の一端をシリンダチューブの径方向に延ばした状態でシリンダチューブに接続する構成を採用できない場合がある。このような場合には、特許文献１に記載されているように、シリンダチューブの一端をシリンダチューブと平行に配置することが考えられる。

具体的には、シリンダチューブにエルボ継手を溶接で固定する。そして、シリンダチューブと平行に延ばした配管の一端にフランジ部を形成してこのフランジ部をエルボ継手の差込穴に差し込み、配管の外周に遊嵌したナット部材を差込孔に螺合してフランジ部を押さえることにより、配管の一端をエルボ継手に固定する。
しかしながら、この場合、エルボ継手およびナットが必要であり、部品点数が多い。また、エルボ継手の固定に、手間のかかる溶接作業が必要である。同様の課題は、油圧式パワーステアリング装置に限らず、パワーシリンダを備える他の一般の装置にも存在する。

本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、部品点数が少なく、且つ組み立てにかかる手間を少なくすることのできるパワーシリンダの配管取付構造およびこれを用いた車両用操舵装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、配管（１７）をパワーシリンダ（９）のシリンダチューブ（９ａ）に接続するためのパワーシリンダ（９）の配管取付構造（Ｓ）において、シリンダチューブ（９ａ）と単一の材料で一体に形成され、シリンダチューブ（９ａ）の径方向（Ｒ）に膨出した膨出部（２４）と、この膨出部（２４）に配管（１７）を固定するための固定部材（３５）とを備え、上記膨出部（２４）は、第１の面（２５）と、第１の面（２５）と交差する第２の面（２６）と、当該膨出部（２４）をシリンダチューブ（９ａ）の径方向（Ｒ）に貫通して第１の面（２５）に開口（２７）を形成する第１の孔（２８）と、この第１の孔（２８）の中途部（２８ａ）から第１の孔（２８）と交差する方向（Ｅ）に分岐して第２の面（２６）を貫通する第２の孔（３０）とを含み、上記固定部材（３５）は、第１の面（２５）に沿う第１の部分（３６）と、第１の部分（３６）の一端から延設され第２の面（２６）に沿う第２の部分（３７）と、第１の部分（３６）に設けられ第１の孔（２８）の開口（２７）を閉塞する閉塞領域（３８）と、膨出部（２４）に係止するかしめ部（３９）と、第２の孔（３０）に接続された配管（１７）の抜脱を防止するように配管（１７）に係止する配管係止部（４０ａ）とを含むことを特徴とするパワーシリンダ（９）の配管取付構造（Ｓ）を提供するものである（請求項１）。

なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
本発明によれば、シリンダチューブの径方向と交差する方向（例えば、シリンダチューブと平行な方向）に延びる配管の一端を第２の孔に接続して膨出部に固定できる。配管の一端をシリンダチューブと平行な向き等に配置するのにエルボ継手が不要となり、部品点数を少なくできる。また、簡易な作業であるかしめ（塑性変形）作業によって、膨出部にかしめつけられた固定部材を用いて配管の抜脱を防止していることにより、配管の固定に際して手間のかかる溶接作業が必要なく、配管の組付作業に手間がかからない。

また、本発明において、上記固定部材（３５）の第１の部分（３６）の閉塞領域（３８）と第１の孔（２８）の開口縁部（５１）との間に介在し両者間を封止する環状の弾性部材（４３）を備える場合がある（請求項２）。この場合、第１の孔と第１の部分の閉塞領域との間からシリンダチューブ内の作動流体が漏れることを防止できる。
また、本発明において、上記弾性部材（４３）は、第１の孔（２８）の開口縁部（５１）に設けられた環状溝（４２）に収容されている場合がある（請求項３）。この場合、環状溝に弾性部材を配置することで弾性部材の位置決めを容易に行うことができる。

また、本発明において、上記かしめ部（３９）は、第１の部分（３６）の他端から延設され第２の部分（３７）に平行な第３の部分（４７）と、第３の部分（４７）から延設され第１の部分（３６）に平行な第４の部分（４８）とを含む場合がある（請求項４）。この場合、固定部材の一部を折り曲げて塑性変形させるという簡易な作業でかしめ部を形成できる。

また、本発明において、上記配管係止部（４０ａ）は、第２の部分（３７）のうち第１の部分（３６）に接続された端部（３７ａ）とは反対側の端部（３７ｂ）に延びて開放する溝（４０）の縁部（４０ａ）を含む場合がある（請求項５）。この場合、溝の縁部を配管に嵌めるという簡易な作業で、配管係止部と配管とを係合することができる。
また、本発明において、操舵補助力を発生するパワーシリンダ（９）のシリンダチューブ（９ａ）に、上記のパワーシリンダ（９）の配管取付構造（Ｓ）を用いて配管（１７）が取り付けられる場合がある（請求項６）。この場合、シリンダチューブの径方向と交差する方向から配管をシリンダチューブに取り付けることができ、配管のレイアウトの自由度を高くできる。配置スペースに制約の大きい車両用操舵装置に好適である。

本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態にかかるパワーシリンダの配管取付構造が適用された、車両用操舵装置としての油圧式パワーステアリング装置の要部の一部破断側面図である。図１を参照して、パワーステアリング装置１は、ラック歯２ａを有するラック軸２とピニオン（図示せず）を含む油圧式パワーアシスト付きのラックアンドピニオン機構を備えている。

ラック軸２は、車体の左右方向に延設される筒状のラックハウジング３およびこのラックハウジング３の一端に連なるギヤハウジング４の内部に、軸長方向に摺動自在に支持されている。ラック軸２の両端部は、図示しない前輪にそれぞれ連なるタイロッド５にボールジョイント６を介して連結されている。
ラック軸２の一部にはロッド７が形成され、このロッド７と、ロッド７の周囲を取り囲むラックハウジング３との間を、左右一対のロッドシール８，８で封止することにより、操舵補助力発生用のパワーシリンダ９が構成されている。したがって、ラックハウジング３の一部によってパワーシリンダ９のシリンダチューブ９ａが構成されることになる。

ギヤハウジング４側のロッドシール８は、シリンダチューブ９ａ内において後述する支持筒部１０の端部に当接する位置に圧入されている。他方のロッドシール８は、シリンダチューブ９ａの端部に固定されるラックブッシュ２１に当接して位置決めされている。
ギヤハウジング４は、ラックハウジング３の一端に圧入連結される支持筒部１０と、この支持筒部１０に対して斜交する態様で斜め上方へ延びる主ハウジング１１とを備えている。

パワーステアリング装置１の入力軸１２の一端が、主ハウジング１１から突出してステアリングホイール等の操舵部材１３に一体回転可能に連結されている。主ハウジング１１内には、図示していないが、ピニオンを形成する出力軸と、入力軸１２および出力軸を互いに相対角変位可能に連結するトーションバーとが収容されている。
また、主ハウジング１１の上部の内部には、入、出力軸間の相対角変位に基づいて油圧ポンプＰからの圧油を、ピストン１４によって互いに仕切られるパワーシリンダ９の左右の油室１５，１６の一方に択一的に供給すると共に、他方の油室からの油を油タンクＴに戻すコントロールバルブＣが内蔵されている。パワーシリンダ９への油圧の給排を司る油制御装置Ａは、主ハウジング１１の上部からなるハウジングＨと、このハウジングＨ内に内蔵されるコントロールバルブＣとを含んで構成されている。

パワーシリンダ９の各油室１５，１６は、それぞれ対応する配管１７，１８を介してコントロールバルブＣに接続されている。具体的には、一方の配管１７が、油制御装置ＡのハウジングＨの周面に形成されてコントロールバルブＣに連通する第１のポート１９と、パワーシリンダ９のシリンダチューブ９ａに形成されて油室１５に連通する第２のポート２０とを連通している。配管１７の端部１７ａは、後述する膨出部２４を介してパワーシリンダ９のシリンダチューブ９ａに接続されており、この配管１７の取付構造Ｓにより、本実施の形態のパワーシリンダの配管取付構造が構成されている。

また、他方の配管１８が、油制御装置ＡのハウジングＨの周面に形成されてコントロールバルブＣに連通する第１のポート２２と、パワーシリンダ９のシリンダチューブ９ａに形成されて油室１６に連通する第２のポート２３とを連通している。
図２は、取付構造Ｓの要部の断面図である。図３は、取付構造Ｓの要部の平面図である。図４は、取付構造Ｓの要部の一部分解斜視図である。図２を参照して、シリンダチューブ９ａと単一の材料（例えば、アルミニウム合金）で一体に形成された膨出部２４が、シリンダチューブ９ａの径方向Ｒの外方に膨出している。

膨出部２４は、互いに交差する側面としての第１および第２の面２５，２６を含んでいる。第１の面２５は、シリンダチューブ９ａの軸線Ｂと平行に延びており、第２の面２６は、シリンダチューブ９ａの軸線Ｂと直交して延びて第１の面２５と直交している。なお第１の面２５と第２の面２６とは、互いに交差していればよく、互いに傾いて交差していてもよい。

膨出部２４は、この膨出部２４をシリンダチューブ９ａの径方向Ｒに貫通して第１の面２５に開口２７を形成するともにシリンダチューブ９ａの第２のポート２０に連通する第１の孔２８と、第１の孔２８の軸線方向Ｄに関する中途部２８ａから第１の孔２８と交差する交差方向Ｅに分岐して第２の面２６を貫通し、第２の面２６に開口２９を形成する第２の孔３０とを有している。

第１の孔２８は、シリンダチューブ９ａの径方向Ｒに沿ってドリル等の工具を進めて膨出部２４に穿孔することにより、容易に形成することができる。交差方向Ｅは、例えば、第１の孔２８の軸線方向Ｄと直交し且つシリンダチューブ９ａの軸線Ｂに平行な方向とされている。なお、交差方向Ｅは、第１の孔２８の軸線方向Ｄと交差していればよく、軸線方向Ｄに対して傾斜していてもよい。第２の孔３０は、交差方向Ｅに沿ってドリル等の工具を進めて膨出部２４に穿孔することにより、容易に形成することができる。

配管１７の端部１７ａは、第２の孔３０に差し込まれており、第２の孔３０、第１の孔２８および第２のポート２０を介して油室１５に連通している。配管１７の端部１７ａには、膨出により形成された中間フランジ３１が設けられている。この中間フランジ３１よりも末端の部分は、先にいくほど拡径されたフレア部３２となっている。
フレア部３２には、中間フランジ３１に接する状態で、封止部材としてのＯリング３３が外嵌されており、Ｏリング３３が、フレア部３２の外周と第２の孔３０の内周との間を封止している。中間フランジ３１は、第２の孔３０の入口縁部に形成された環状溝３４に収容されており、第２の面２６から突出しないようにされている。

図２および図４を参照して、膨出部２４には固定部材３５が取り付けられており、固定部材３５によって配管１７の端部１７ａが膨出部２４に固定されている。固定部材３５は、板金部材を用いて形成されており、第１の面２５に沿う第１の部分３６と、第１の部分３６の一端から延設され第２の面２６に沿う第２の部分３７と、第１の部分３６に設けられ第１の孔２８の開口２７を閉塞する閉塞領域３８と、膨出部２４に係止する第１のかしめ部３９と、第２の孔３０に接続された配管１７の抜脱を防止するように配管１７の端部１７ａに係止する配管係止部としての溝４０の縁部４０ａと、を含んでいる。

第１の部分３６は、細長い平坦な板状をなしており、第１の面２５に形成された凹溝２５ａに収容されて第１の面２５からシリンダチューブ９の径方向Ｒに突出しないようにされている。閉塞領域３８は、第１の部分３６の中央部に配置されており、第１の孔２８、および第１の孔２８の開口縁部５１に設けられた環状溝４２を覆っている。
環状溝４２には、封止部材としての環状の弾性部材４３が収容されている。弾性部材４３は、例えばＯリングからなり、固定部材３５の第１の部分３６の閉塞領域３８と第１の孔２８の開口縁部５１との間に介在して両者と液密的に接触し、閉塞領域３８と開口縁部５１との間を封止している。

溝４０の縁部４０ａは、第２の部分３７に設けられている。この溝４０の縁部４０ａは、第２の部分３７のうち第１の部分３６に接続された一端部３７ａとは反対側の端部である他端部３７ｂから、これら一端部３７ａと他端部３７ｂとの間の中間部にかけて設けられており、中間部から他端部３７ｂに延びて開放するＵ字状をなしている。
溝４０の幅Ｆは、配管１７の外径Ｇと略同じにされている（Ｆ≒Ｇ）。溝４０の縁部４０ａに配管１７が挿通されており、この縁部４０ａが、配管１７の中間フランジ３１を受けている。これにより、中間フランジ３１は、溝４０の縁部４０ａと第２の孔３０の環状溝３４の底面３４ａとに挟持されて固定されている。

図３および図４を参照して、第２の部分３７には、溝４０の縁部４０ａを挟んだ両端に第２のかしめ部４４がそれぞれ設けられている。各第２のかしめ部４４は、膨出部２４の第２の面２６の裏側に回りこむようにＵ字状に折り曲げられて塑性変形されており、これら第２のかしめ部４４に対応して膨出部２４の一端に一対の第２の鍔部４５が形成されている。各第２のかしめ部４４は、対応する第２の鍔部４５にそれぞれかしめつけられている。

図３および図５を参照して、各第２のかしめ部４４の先端４４ａは、膨出部２４に設けられて第１の面２５とは反対を向く受け面４６に受けられて、第２の鍔部４５からの抜けを防止されている。
図２および図４を参照して、第１のかしめ部３９は、固定部材３５の一部を塑性変形して形成されており、第１の部分３６の他端から延設され第２の部分３７に平行な第３の部分４７と、第３の部分４７から延設され第１の部分３６に平行な第４の部分４８とを含んでいる。

第３の部分４７は、膨出部２４のうち第２の面２６が形成された端部とは反対側の端部に形成された第１の鍔部４９の一側面４９ａに接している。第４の部分４８は、第３の部分４７に対して折り曲げて形成され、第１の鍔部４９の裏面４９ｂに当接している。
上記の構成により、固定部材３５は、溝４０の縁部４０ａと配管１７との係合によって、溝４０の幅方向に移動することが規制され、第１および第２のかしめ部３９，４４と対応する第１の鍔部４９の裏面４９ｂおよび受け面４６とのそれぞれの係合によって、第１の面２５からの浮き上がりが防止され、第２の部分３７と第１のかしめ部３９の第３の部分４７とが膨出部２４を挟み込むことにより、シリンダチューブ９ａの軸方向への移動が規制されている。

固定部材３５は、配管１７の端部１７ａを第２の孔３０に差し込み、且つ弾性部材４３を第１の孔２８の環状溝４２に載置した後で、膨出部２４に取り付けられる。具体的には、固定部材３５の第１の部分３６の他端から延設された部分（第１のかしめ部３９となる部分）を図４の２点鎖線Ｊで示すように真っ直ぐに延ばし、且つ第２の部分３７の溝４０を挟んだ両側部分（第２のかしめ部４４となる部分）を図４の２点鎖線Ｋで示すように真っ直ぐに延ばしておく。この状態で、溝４０の縁部４０ａに配管１７を通して第１の部分３６が第１の面２５の凹溝２５ａに嵌った後に、上記図４の２点鎖線Ｊ，ｋで示す部分をそれぞれ折り曲げて（塑性変形して）、対応する第１の鍔部４９および第２の鍔部４５にかしめつけて、第１のかしめ部３９および第２のかしめ部４４を形成する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下の作用効果を発揮することができる。すなわち、シリンダチューブ９ａの径方向Ｒと交差する方向としてのシリンダチューブ９ａと平行な方向に延びる配管１７の端部１７ａを第２の孔３０に接続して膨出部２４に固定できる。配管１７の端部１７ａをシリンダチューブ９ａと平行な向きに配置するのにエルボ継手が不要となり、部品点数を少なくできる。

また、簡易な作業であるかしめ（塑性変形）作業によって、膨出部２４にかしめつけられた固定部材３５を用いて、配管１７の抜脱を防止している。これにより、配管１７の固定に際して手間のかかる溶接作業が必要なく、配管１７の組付作業に手間がかからない。製造コストも安く済ますことができる。
また、固定部材３５の第１の部分３６の閉塞領域３８と第１の孔２８の開口縁部５１との間に弾性部材４３を設けることにより、第１の孔２８と第１の部分３６の閉塞領域３８との間からシリンダチューブ９ａ内の作動流体が漏れることを防止できる。

さらに、弾性部材４３を、第１の孔２８の開口縁部５１の環状溝４２に収容している。これにより、環状溝４２に弾性部材４３を配置することで弾性部材４３の位置決めを容易に行うことができる。
また、第１のかしめ部３９が第３の部分４７と第４の部分４８とを含む構成にしている。これにより、固定部材３５の一部を折り曲げて塑性変形させるという簡易な作業で第１のかしめ部３９を形成できる。

同様に、固定部材３５の一部を折り曲げて塑性変形させるという簡易な作業で第２のかしめ部４４を形成できる。
さらに、配管１７の径方向の外方から溝４０の縁部４０ａを配管１７に嵌めるという簡易な作業で、溝４０の縁部４０ａと配管１７の中間フランジ３１とを係合することができる。

また、シリンダチューブ９ａの径方向Ｒと交差する交差方向Ｅから配管１７をシリンダチューブ９ａに取り付けることができ、シリンダチューブ９ａの近くに機器（例えば、エンジンのオイルパン）が配設されている場合でもこの機器に干渉することなく配管１７をシリンダチューブ９ａに接続でき、配管１７のレイアウトの自由度を高くできる。配置スペースに制約の大きい車両のパワーステアリング装１に好適である。

さらに、第１および第２のかしめ部３９，４４の屈曲部分を真っ直ぐになるように変形させることにより、第１のかしめ部３９と第１の鍔部４９との係合、および第２のかしめ部４４と第２の鍔部４５との係合がそれぞれ解除され、固定部材３５を膨出部２４から容易に取り外すことができる。配管１７やシリンダチューブ９ａの分解・メンテナンス作業を容易に行うことができる。

本発明は、以上の実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、図６に示すように、固定部材３５の第１の部分３６の閉塞領域３８の一部に凸部５０を設けて弾性部材４３の内周と接触させてもよい。この場合、閉塞領域３８と弾性部材４３との密着をより高めて作動流体の漏れをより確実に防止することができる。

その他、本発明は、操舵部材と舵取り機構との機械的な連結が解かれた、いわゆるステアバイワイヤシステムの車両用操舵装置において、操舵用アクチュエータとしてのパワーシリンダの配管の取付構造に適用することができ、また、パワーシリンダを備える他の一般の装置における配管の取付構造に適用することができる。

本発明の一実施の形態にかかるパワーシリンダの配管取付構造が適用された、車両用操舵装置としての油圧式パワーステアリング装置の要部の一部破断側面図である。 取付構造の要部の断面図である。 取付構造の要部の平面図である。 取付構造の要部の一部分解斜視図である。 第２のかしめ部と膨出部との係合状態を示す断面図である。 本発明の別の実施の形態の要部の断面図である。

符号の説明

１…パワーステアリング装置（車両用操舵装置）、９…パワーシリンダ、９ａ…シリンダチューブ、１７…配管、２４…膨出部、２５…第１の面、２６…第２の面、２７…（第１の孔の）開口、２８…第１の孔、２８ａ…（第１の孔の）中途部、３０…第２の孔、３５…固定部材、３６…第１の部分、３７…第２の部分、３７ａ（第２の部分の）一端部（第１の部分に接続された端部）、３７ｂ…（第２の部分の）他端部（反対側の端部）、３８…閉塞領域、３９…第１のかしめ部（かしめ部）、４０…溝、４０ａ…（溝の）縁部（配管係止部）、４２…環状溝、４３…弾性部材、４７…第３の部分、４８…第４の部分、５１…（第１の孔の）開口縁部、Ｅ…交差方向（交差する方向）、Ｒ…（シリンダチューブの）径方向、Ｓ…配管取付構造。

Claims (6)

1. 配管をパワーシリンダのシリンダチューブに接続するためのパワーシリンダの配管取付構造において、
   シリンダチューブと単一の材料で一体に形成され、シリンダチューブの径方向に膨出した膨出部と、
   この膨出部に配管を固定するための固定部材とを備え、
   上記膨出部は、第１の面と、第１の面と交差する第２の面と、当該膨出部をシリンダチューブの径方向に貫通して第１の面に開口を形成する第１の孔と、この第１の孔の中途部から第１の孔と交差する方向に分岐して第２の面を貫通する第２の孔とを含み、
   上記固定部材は、第１の面に沿う第１の部分と、第１の部分の一端から延設され第２の面に沿う第２の部分と、第１の部分に設けられ第１の孔の開口を閉塞する閉塞領域と、膨出部に係止するかしめ部と、第２の孔に接続された配管の抜脱を防止するように配管に係止する配管係止部とを含むことを特徴とするパワーシリンダの配管取付構造。
2. 請求項１において、上記固定部材の第１の部分の閉塞領域と第１の孔の開口縁部との間に介在し両者間を封止する環状の弾性部材を備えることを特徴とするパワーシリンダの配管取付構造。
3. 請求項２において、上記弾性部材は、第１の孔の開口縁部に設けられた環状溝に収容されていることを特徴とするパワーシリンダの配管取付構造。
4. 請求項１〜３の何れか１項において、上記かしめ部は、第１の部分の他端から延設され第２の部分に平行な第３の部分と、第３の部分から延設され第１の部分に平行な第４の部分とを含むことを特徴とするパワーシリンダの配管取付構造。
5. 請求項１〜４の何れか１項において、上記配管係止部は、第２の部分のうち第１の部分に接続された端部とは反対側の端部に延びて開放する溝の縁部を含むことを特徴とするパワーシリンダの配管取付構造。
6. 操舵補助力を発生するパワーシリンダのシリンダチューブに、請求項１〜５の何れか１項に記載のパワーシリンダの配管取付構造を用いて配管が取り付けられたことを特徴とする車両用操舵装置。

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