JP2010030413A

JP2010030413A - 油圧式パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2010030413A
Application number: JP2008194330A
Authority: JP
Inventors: Osamu Yoshida; 治吉田; Tatsuyoshi Maruyama; 辰義丸山; Yoshiki Takai; 良樹高井
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2008-07-29
Filing date: 2008-07-29
Publication date: 2010-02-12

Abstract

【課題】ハウジングと入力軸との軸心ずれを低減した油圧式パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】入力軸２と出力軸４を収容するハウジング１０と、出力軸４を支持する第１軸受１２と、第１軸受１２をハウジング１０内に固定する固定部材と、固定部材とは別体であって、入力軸２側に設けられ、この入力軸２を回転自在に支持する第２軸受１００を備える。第２軸受１００は、ハウジング１０内に設けられ、径方向に移動可能で、ハウジング１０と入力軸２との軸心ずれを低減することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、油圧式パワーステアリング装置のコントロールバルブに関する。

従来、特許文献１に開示される油圧式パワーステアリング装置においては、入力軸をハウジングに対して軸支持したコントロールバルブが開示されている。入力軸に対するラジアル方向の荷重を軸受によって受けることにより、入力軸の撓みを回避して異音やコントロールバルブの作動不良を防止している。
特開２００５−２２５３７０号公報

しかしながら上記従来技術にあっては、軸受を保持するカバー部材がプラグ部材に対しボルトで固定されている。このプラグ部材はハウジングに挿入固定されてはいるものの、あくまでもハウジングとは別体であって、入力軸から径方向の力が作用した場合にプラグ部材の変形等によってハウジングの軸心とプラグ部材の軸心にズレが生じる可能性がある。したがって、軸受を介してプラグ部材に保持される入力軸とハウジングの軸心もずれるおそれがあった。

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、ハウジングと入力軸との軸心ずれを低減した油圧式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、本発明では、入力軸と出力軸を収容するハウジングと、出力軸を支持する第１軸受と、第１軸受をハウジング内に固定する固定部材と、固定部材とは別体であって、入力軸側に設けられ、この入力軸を回転自在に支持する第２軸受を備え、第２軸受は、ハウジング内に設けられることとした。

よって、ハウジングと入力軸との軸心ずれを低減した油圧式パワーステアリング装置を提供できる。

以下、本発明の油圧式パワーステアリング装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。

［油圧式パワーステアリング装置のシステム構成］
実施例１につき説明する。図１は本願油圧式パワーステアリング装置のシステム構成図である。なお、ラック軸５の軸方向をｚ軸とし、シリンダ２における第２シリンダ室２ｂ側を正方向とする。

パワーステアリング装置は、ステアリングホイールＳＷ、ステアリングシャフトＳＳ、バルブ装置１、シリンダ２、入力軸２、出力軸４、ラック軸５、ポンプＰ、および転舵輪ＦＬ，ＦＲを有する。ステアリングホイールＳＷはステアリングシャフトＳＳを介して出力軸４に接続し、出力軸４はラック軸５に噛み合い、ラック軸５はシリンダ２に収装されている。

ステアリングシャフトＳＳとラック軸５との間にはバルブ装置１が設けられている。このバルブ装置１はポンプＰおよび左右のシリンダ室２ａ，２ｂと接続し、ステアリングシャフトＳＳの回転によってポンプＰから吐出された作動油の流量を制御するとともに、油路３１，３２を介して作動油を左右の第１、第２シリンダ室２ａ，２ｂのいずれかに振り分ける。

［バルブ装置］
図２は、バルブ装置１の軸方向断面図である。バルブ装置１は、ハウジング１０、入力軸２、トーションバー３を有する。なお、入力軸２および出力軸４の軸方向をｙ軸とし、出力軸４側から入力軸２へ向かう方向を正方向とする。さらに、出力軸４側からラック軸５側へ向かう方向をｘ軸正方向側とする。

ハウジング１０はｙ軸方向に延在する中空部材であり、内周側に入力軸２、出力軸４、およびラック軸５を収容する。入力軸２はハウジング１０のｙ軸正方向側に設けられ、出力軸４はｙ軸負方向側に設けられる。

また、ハウジング１０はｙ軸負方向側においてｘ軸正方向側に延在するラック軸収容部１１を有し、ラック軸５はこのラック軸収容部１１に収容される。ラック軸５はリテーナ５ａによりｘ軸負方向側に付勢され、ピニオンシャフトである出力軸４と噛み合う。

入力軸２はピン３ａによってトーションバー３と接続する。出力軸４にはトーションバー圧入孔６３が設けられ、トーションバー３のｙ軸負方向側端部が圧入されて接続される。これにより入力軸２はトーションバー３を介して出力軸４と接続する。

また、出力軸４のｙ軸正方向側には円筒形状に延在するアウタバルブ６２０が設けられ、入力軸２を回転可能に収容する。また、入力軸２の外周側であってアウタバルブ６２０と重複する位置にはインナバルブ６１０が設けられる。このインナバルブ６１０には内径方向に凹むインナバルブ溝６１１が周方向複数設けられ、これによりアウタバルブ６２０はインナバルブ６１０とともにコントロールバルブ６００を形成する。

アウタバルブ６２０の外周には油溝３１０，３２０が設けられ、この油溝３１０，３２０を介してコントロールバルブ６００は油路２１〜２４と接続する。これにより、コントロールバルブ６００は入力軸２の回転に応じて油路２１〜２４から外部のシリンダへのオイルの導入または排出を行うコントロールバルブ機構として機能する。

ハウジング１０の開口部１０ａには第２軸受１００が設けられ、第２軸受１００のｙ軸負方向側には第１軸受１２が設けられている。第１、第２軸受１２，１００はともにハウジング１０の内周に設けられるが、第１軸受１２は出力軸４のアウタバルブ６２０を回転可能に支持する一方、第２軸受１００は入力軸２を回転可能に支持する。

また、出力軸４のアウタバルブ６２０内周にはニードルベアリング１２ａ，１２ｂが設けられ、入力軸２はアウタバルブ６２０に挿入されてこのニードルベアリング１２ａ，１２ｂによりアウタバルブ６２０に対し回転可能に支持される。

さらに、出力軸４はハウジング１０内周に設けられた第３、第４軸受１３、１４によりハウジング１０に対して支持される。第３軸受１３は油路２１〜２４のｙ軸負方向側であってラック軸５のｙ軸正方向側に設けられ、第４軸受１４はラック軸５のｙ軸負方向側であってハウジング１０内周の底部に設けられる。

したがって、出力軸４はハウジング１０に対し第１、第３、第４軸受１２，１３，１４を介して３点支持される。一方、入力軸２はハウジング１０に対して第２軸受１００を介して１点支持されるとともに、ニードルベアリング１２ａ，１２ｂを介して出力軸４に２点支持される。なお、油路２１〜２４は第１、第３軸受１２，１３の間に設けられている。

［第２軸受］
図３は第２軸受１００付近の拡大断面図、図４は第２軸受１００のｙ軸方向断面図である。第１軸受１２は転がり軸受であるが、第２軸受１００は内周面１０１を軸受面とするすべり軸受である。

第２軸受１００は円筒形状であり、ｙ軸正方向側面１０５からｙ軸正方向側に突出するシール部材保持部１０２を有する。このシール部材保持部１０２の内周にはシール部材２００が設けられ、入力軸２の外周に対し液密に当接して摺動する。シール部材２００の外周側をシール部材保持部１０２で保持するため、シール部材２００が外周側に脱落することがない。

シール部材２００はシール部材保持部１０２の内周側であってｙ軸正方向側面１０５に当接して設けられ、シール部材保持部１０２のｙ軸正方向側に設けられた固定リング１０４ａによりｙ軸正方向側を係止される。シール部材保持部１０２によってシール部材２００を収容することで、レイアウト性が向上する。

第２軸受１００の外周にはオイルシール１０３が設けられ、ハウジング１０と液密に当接する。また、第２軸受１００のｙ軸正方向側であってシール部材保持部１０２の外周側には固定リング１０４ｂが設けられ、この固定リング１０４ｂによって第２軸受１００はハウジング１０に対しｙ軸正方向側を係止される。

また、第２軸受１００の内周面１０１と入力軸２の外周との間には径方向隙間ｈ１が設けられ、第２軸受１００はハウジング１０内周に対し径方向移動可能に設けられている。これにより入力軸２外周と第２軸受内周面１０１との位置決め誤差およびフリクションを低減している。

なお、第２軸受１００はオイルシール１０３の弾性力により内周側に付勢されるため、このオイルシール１０３の弾性力により第２軸受１００の中心位置が決定される。

また、入力軸２の撓み・傾斜が小さい常用時には入力軸２と第２軸受１００とが非接触となり、大きな操舵力が入力された場合は入力軸２の撓み・傾斜によって入力軸２と第２軸受１００とが接触するように径方向隙間ｈ１を設定する。

したがって、常用域では入力軸２のインナバルブ６１０とアウタバルブ６２０とのクリアランスはほぼ一定に保たれ、入力軸２は各ニードルベアリング１２ａ，１２ｂのみによって支持される。一方、過大な操舵トルクが入力された場合は、入力軸２自身が撓むため各ニードルベアリング１２ａ，１２ｂに加えて第２軸受１００によっても入力軸２は軸支される。

コントロールバルブ６００の特性は、入力軸２の外周に設けられるインナバルブ６１０とアウタバルブ６２０とのクリアランスに依存するため、常用域ではこのクリアランスをほぼ一定に保つことでコントロールバルブ６００の特性を安定させ、スムーズな操舵特性を得るものである。

第２軸受１００のｙ軸負方向側には第１軸受１２が設けられ、出力軸４のアウタバルブ６２０を回転可能に軸支する。この第１軸受１２はハウジング１０内周とアウタバルブ６２０外周との間に圧入され、ハウジング１０およびアウタバルブ６２０の第１軸受係止部１５、６２１によりｙ軸負方向側を係止される。

また、第１軸受１２のｙ軸正方向側には固定部材３００が設けられている。この固定部材３００の外周にはネジが形成され、ハウジング１０の内周に螺着されて第１軸受１２のｙ軸正方向側を係止し、ｙ軸負方向側に押圧する。固定部材３００のネジ力で第１軸受１２をｙ軸負方向側に押圧することにより、第１軸受１２のｙ軸方向軸力を容易に調整可能となる。

第１、第２軸受１２，１００および固定部材３００は別部材で設けられる。これにより第２軸受１００に対し入力軸２から径方向の入力があった場合でも、固定部材３００および第１軸受１２に対し力が伝達することがなく、固定部材３００および第１軸受１２の負担が低減される。

また、第２軸受１００と固定部材３００との間にはｙ軸方向の軸方向隙間ｈ２が設けられている。固定部材３００はネジ力によって第１軸受１２をｙ軸負方向側に押圧しているため、押圧力と垂直なｘ軸正方向側から荷重が作用すると締結座面が滑り、ネジ力が緩むおそれがある。したがって軸方向隙間ｈ２を設けることで、固定部材３００に対するｘ軸正方向側からの荷重が入力されることを防止し、固定部材３００のネジ力の緩みを回避する。

また、第２軸受１００の外周面にはハウジング１０に係止される係止部１０６が設けられている。この係止部１０６は第２軸受１００の外周面から外径方向に突出し、ハウジング１０の第２軸受係合部１６に係止される。

係止部１０６はｙ軸負方向側が狭く、ｙ軸正方向側に向かって拡径するテーパ状に設けられており、第２軸受１００をｙ軸正方向側からハウジング１０に挿入可能な形状となっている。第２軸受１００の挿入後は係止部１０６のｙ軸正方向側に固定リング１０４ｂが組み付けられ、第２軸受１００のｙ軸正方向側を係止する。

［実施例１の効果］
（１）ステアリングホイールＳＷに連繋された入力軸２と、
転舵輪ＦＬ，ＦＲに連繋された出力軸４と、
入力軸２と出力軸４を収容するハウジング１０と、
出力軸４を支持する第１軸受１２と、
第１軸受１２をハウジング１０内に固定する固定部材３００と、
固定部材３００とは別体であって、入力軸２側に設けられ、この入力軸２を回転自在に支持する第２軸受１００を備え、
第２軸受１００は、ハウジング１０内に設けられることとした。

入力軸２を支持する第２軸受１００をハウジング１０に設けることで、第２軸受１００および入力軸２の軸心とハウジング１０の軸心のずれを低減することができる。

（２）固定部材３００は、ハウジング１０に螺着することとした。これにより、固定部材３００のネジ力で第１軸受１２をｙ軸負方向側に押圧し、第１軸受１２のｙ軸方向軸力を容易に調整することができる。

（３）第２軸受１００は、ハウジング１０に対し径方向移動可能に収容されることとした。これにより、これにより入力軸２外周と第２軸受内周面１０１との位置決め誤差を低減することができる。

（４）第２軸受１００は、入力軸２またはハウジング１０との間に径方向隙間ｈ１を有することとした。
入力軸２の撓み・傾斜が小さい常用時には入力軸２と第２軸受１００とが非接触となり、大きな操舵力が入力された場合は入力軸２の撓み・傾斜によって入力軸２と第２軸受１００とが接触するように径方向隙間ｈ１を設定する。

したがって、常用域では入力軸２のインナバルブ６１０とアウタバルブ６２０とのクリアランスはほぼ一定に保たれる。過大な操舵トルクが入力された場合は、入力軸２自身が撓むため各ニードルベアリング１２ａ，１２ｂおよび第２軸受１００によって入力軸２は軸支される。

コントロールバルブ６００の特性は、入力軸２の外周に設けられるインナバルブ６１０とアウタバルブ６２０とのクリアランスに依存するため、常用域ではこのクリアランスをほぼ一定に保つことでコントロールバルブ６００の特性を安定させ、スムーズな操舵特性を得ることができる。

（５）ハウジング１０と第２軸受１００との間に、シール部材２００を設けた。これにより、第２軸受１００に作動油のシール機能を持たせることができる。

（６）第２軸受１００は、入力軸２側にシール部材保持部１０２を有し、シール部材２００は、シール部材保持部１０２に収容されることとした。これによりレイアウト性を向上させることができる。

（７）第２軸受１００は、すべり軸受面である内周面１０１を有するとともに、軸方向一方側にシール部材２００の受け面（ｙ軸正方向側面１０５）を備えることとした。これにより、ｙ軸正方向側面１０５においてシール部材２００のｙ軸負方向側を確実に保持することができる。

（８）第２軸受１００は、ハウジング１０に対し軸方向に係止される係止部１０６を有することとした。シール部材２００の外周側をシール部材保持部１０２で保持するため、シール部材２００が外周側に脱落することがない。

（９）固定部材３００と第２軸受１００との間に、軸方向隙間ｈ２を設けた。

固定部材３００はネジ力によって第１軸受１２をｙ軸負方向側に押圧しているため、押圧力と垂直なｘ軸正方向側から荷重が作用すると締結座面が滑り、ネジ力が緩むおそれがある。したがって軸方向隙間ｈ２を設けて固定部材３００に対するｘ軸正方向側からの荷重が入力されることを防止し、固定部材３００のネジ力の緩みを回避することができる。

実施例２につき説明する。基本構成は実施例１と同様である。実施例１ではシール部材２００は第２軸受１００のｙ軸正方向側に設けられていたが、実施例２ではｙ軸負方向側に設ける点で異なる。

図５は実施例２における第２軸受１００付近の拡大断面図、図６は第２軸受１００のｙ軸方向断面図である。実施例２の第２軸受１００は断面逆Ｌ字型であり、過大操舵トルク入力時に入力軸２と当接する第２軸受内周面１０１はｙ軸正方向側に位置する。また、シール部材保持部１０２は第２軸受１００の外周側であってｙ軸負方向側に突出する。シール部材２００は第２軸受１００のｙ軸負方向側面１０７に接し、かつシール部材保持部１０２の内周側に設けられる。

また、実施例１において第２軸受１００をハウジング１０に係止する係止部１０６は外径方向に突出していたが、実施例２の係止部１０６は突出せず、単なるテーパ形状に設けられる。テーパ状の係止部１０６では、第２軸受け１００はｙ軸負方向側に向かって縮径する。また、係止部１０６を係止するハウジング１０ではｙ軸負方向側に向かって縮径して係合部１６を形成する。これにより、実施例２においても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

実施例３につき説明する。実施例３では、実施例２を基本として第２軸受１００の形状を変更する点で異なる。
図７は第２軸受１００付近の拡大断面図、図８は第２軸受１００のｙ軸方向断面図である。第２軸受１００のｙ軸正方向側面１０５はハウジング１０の外周側に延在する延在部１０８を有し、ハウジング１０の開口部１０ａを完全に閉塞して開口部１０ａと嵌合する。このため、第２軸受１００をハウジング１０に係合させる固定リングは不要となる。これにより、実施例２と同様の作用効果が得られる。

［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。

本願ピニオンシャフトを適用した油圧式パワーステアリング装置のシステム構成図である。バルブ装置１の軸方向断面図である。第２軸受１００付近の拡大断面図である。第２軸受１００のｙ軸方向断面図である。実施例２における第２軸受１００付近の拡大断面図である。実施例２における第２軸受１００のｙ軸方向断面図である。実施例３における第２軸受１００付近の拡大断面図である。実施例３における第２軸受１００のｙ軸方向断面図である。

符号の説明

２入力軸
４出力軸
１０ハウジング
１２第１軸受
１００第２軸受
１０１内周面
１０２シール部材保持部
１０５ｙ軸正方向側面（シール部材の受け面）
１０６係止部
２００シール部材
３００固定部材
ｈ１径方向隙間
ｈ２軸方向隙間
ＦＬ，ＦＲ転舵輪
ＳＷステアリングホイール

Claims

ステアリングホイールに連繋された入力軸と、
転舵輪に連繋された出力軸と、
前記入力軸と前記出力軸を収容するハウジングと、
前記出力軸を支持する第１軸受と、
前記第１軸受を前記ハウジング内に固定する固定部材と、
前記固定部材とは別体であって、前記入力軸側に設けられ、この入力軸を回転自在に支持する第２軸受と
を備え、
前記第２軸受は、前記ハウジング内に設けられること
を特徴とする油圧式パワーステアリング装置。
請求項１に記載の油圧式パワーステアリング装置において、
前記固定部材は、前記ハウジングに螺着すること
を特徴とする油圧式パワーステアリング装置。
請求項１に記載の油圧式パワーステアリング装置において、
前記第２軸受は、前記ハウジングに対し径方向移動可能に収容されること
を特徴とする油圧式パワーステアリング装置。
請求項１に記載の油圧式パワーステアリング装置において、
前記第２軸受は、前記入力軸または前記ハウジングとの間に径方向隙間を有すること
を特徴とする油圧式パワーステアリング装置。
請求項３に記載の油圧式パワーステアリング装置において、
前記ハウジングと前記第２軸受との間に、オイルシールを設けたこと
を特徴とする油圧式パワーステアリング装置。
請求項１に記載の油圧式パワーステアリング装置において、
前記第２軸受は、前記入力軸側にシール部材保持部を有し、
前記シール部材は、前記シール部材保持部に収容されること
を特徴とする油圧式パワーステアリング装置。
請求項１に記載の油圧式パワーステアリング装置において、
前記第２軸受は、前記ハウジング側から径方向内側に延在する摺動部を有し、
前記摺動部は、内周面にすべり軸受面を有するとともに、軸方向一方側に前記シール部材の受け面を備えること
を特徴とする油圧式パワーステアリング装置。
請求項１に記載の油圧式パワーステアリング装置において、
前記第２軸受は、前記ハウジングに対し軸方向に係止される係止部を有すること
を特徴とする油圧式パワーステアリング装置。
請求項１に記載の油圧式パワーステアリング装置において、
前記固定部材と前記第２軸受との間に、軸方向隙間を設けたこと
を特徴とする油圧式パワーステアリング装置。