JP2520995Y2 - パワーステアリング装置用ロータリーバルブ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 A.考案の目的 （１）産業上の利用分野 本考案は、油圧によって操舵をアシストするパワース
テアリング装置において、油圧ポンプとパワーシリンダ
間に介装されて該パワーシリンダに作動油を供給する油
路を切り換えるためのロータリーバルブに関する。

（２）従来の技術 従来、自動車用のパワーステアリング装置として、エ
ンジンによって駆動される油圧ポンプが吐出する作動油
を、ステアリングホイールの操作に連動して切り換えら
れるロータリーバルブを介してパワーシリンダの左右の
油室に選択的に供給し、このパワーシリンダの駆動力で
前記ステアリングホイールによる操舵をアシストするよ
うにしたものが一般的に用いられている。かかるパワー
ステアリング装置に用いられるロータリーバルブは、ス
テアリングホイールに連結したインプットシャフトとラ
ックバーに噛合するピニオンシャフトをトーションバー
を介して結合し、前記ピニオンシャフトと一体に回転す
るスリーブと前記インプットシャフトがトーションバー
の捩じれによって相対回転することにより油路を切り換
えるように構成されている。

ところで、ステアリング操作に必要とされる操舵力の
大きさは路面反力に比例し、車速が小さいとき、例えば
裾え切り時に最も大きくなり、車速が大きくなるに従っ
て小さくなるため、油圧ポンプからパワーシリンダに供
給される作動油の流量を路面反力の大きさに応じて制御
することが行われている。すなわち、大きな操舵力が要
求される定速走行時にはパワーシリンダに充分な作動油
を供給するが、車速の増加に伴って必要な操舵力が減少
すると、それに伴って前記作動油の供給量を次第に減少
させる制御が行われる。

このように、路面反力が小さい時には油圧によるパワ
ーアシストの比率が減少し、ステアリングホイールの操
作がインプットシャフト、トーションバー、ピニオンシ
ャフト、およびラックバーを介して直接操向輪に伝達さ
れるようになるが、このときインプットシャフトとピニ
オンシャフトの間にトーションバーが介在するため、こ
のトーションバーの捩じれによって微小操舵時の応答性
が低下して操舵フィーリングが悪化してしまう。

上記不都合を回避するために、インプットシャフトと
スリーブ間にソレノイドで駆動される結合部材を設けた
り、あるいは電磁クラッチを設けることにより、路面反
力が小さい時にインプットシャフトとスリーブを、すな
わちインプットシャフトとインプットシャフトを一体に
結合して前記トーションバーの捩じれの影響を除去する
ものが提案されている（特開昭60−252072号公報参
照）。

（３）考案が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来のパワーステアリング装置
は、インプットシャフトとスリーブを結合するためにソ
レノイドで駆動される結合部材や電磁クラッチを必要と
するため、部品点数が増加して構造が複雑化し、その結
果コストが増大するという問題があった。

本考案は前述の事情に鑑みてなされたもので、パワー
ステアリング装置のロータリーバルブにおいて、そのイ
ンプットシャフトとスリーブを簡単な構造で結合可能に
することを目的とする。

B.考案の構成 （１）課題を解決するための手段 前記目的を達成するために、本考案は、ステアリング
ホイールに連結されるインプットシャフトとラックバー
に噛合するピニオンシャフトをトーションバーを介して
結合し、前記ピニオンシャフトと一体に回転するスリー
ブと前記インプットシャフトと相対回転によりパワーシ
リンダに接続する油路を切り換えるパワーステアリング
装置用ロータリーバルブにおいて、前記スリーブをイン
プットシャフトの外周に軸方向摺動自在に支持し、この
スリーブとインプットシャフトとに、該スリーブの摺動
により互いに圧着し得るクラッチ面をそれぞれ形成し、
それらクラッチ面を互いに圧着させる方向に付勢すべく
前記スリーブに作用する油圧を導入し得る圧力室を設
け、前記圧力室には、該室の油圧を制御し得る制御手段
を接続したことを特徴とする。

（２）作用 上記特徴によれば、パワーアシストが必要な時には、
クラッチ面相互の圧着力を弱めるように、スリーブに作
用する圧力室の油圧を制御することにより、インプット
シャフトとスリーブとはトーションバーを介して相対回
転自在な状態になり、その相対回転に応じて、パワーシ
リンダに接続する油路の切り換えが行われる。一方、パ
ワーアシストが不要な時には、クラッチ面の圧着力を強
めるように、スリーブに作用する圧力室の油圧を制御す
ることにより、インプットシャフトとスリーブが一体に
結合されてステアリングホイールの回転はトーションバ
ーを介さずに直接ピニオンシャフトに伝達される。その
結果トーションバーの捩じれによる微小操舵時の応答性
の低下が防止され、操舵フィーリングが向上する。

（３）実施例 以下、図面に基づいて本考案の実施例を説明する。

第１図〜第５図は本考案の一実施例を示すもので、第
１図はそのロータリーバルブの縦断面図、第２図は第１
図の要部拡大図、第３図はスリーブの縦断面図、第４図
は内スリーブとインターリングの分解斜視図、第５図は
本考案によるロータリーバルブを備えたパワーステアリ
ング装置の特性を示すグラフである。

第１図に示すように、このロータリーバルブＢは上部
ハウジング１と下部ハウジング２よりなるバルブハウジ
ング３を備えており、上部ハウジング１にはステアリン
グホイール４に接続されたインプットシャフト５がボー
ルベアリング６を介して回転自在に支持されるととも
に、下部ハウジング２には前記インプットシャフト５と
同軸に配置されたピニオンシャフト７がボールベアリン
グ８とニードルベアリング９を介して回転自在に支持さ
れている。ピニオンシャフト７の下部に形成されたピニ
オン7₁は、下部ハウジング２に紙面に対して垂直方向に
摺動自在に支持されたラックバー10の一側面に形成した
ラック10₁に噛合しており、このラックバー10は図示せ
ぬタイロッドやナックル等を介して操向輪に接続されて
いる。インプットシャフト５は中空に形成され、その内
部に挿通されたトーションバー11の上端は該インプット
シャフト５にセレーション結合され、その下端は前記ピ
ニオンシャフト７の上部にセレーション結合されてい
る。上部ハウジング１には前記インプットシャフト５の
外周に嵌合する筒状のスリーブ12が軸方向摺動自在に配
設されており、このスリーブ12の下端と前記ピニオンシ
ャフト７の上端は半径方向に形成した複数の係合歯13に
よって相対回転不能、かつ軸方向に僅かに相対移動可能
に係合している。

スリーブ12の内周には軸方向に複数の長溝12₁が刻設
されており、この長溝12₁に対向するようにインプット
シャフト５の外周に複数の長溝5₁が刻設されている。前
記スリーブ12の長溝12₁は該スリーブ12の外周に形成さ
れたグループ12₂を介して作動油の供給ポート14aに連通
するとともに、その下方において排出ポート14bに連通
している。また、他のグループ12₃，12₄は第１出力ポー
ト15a、、および第２出力ポート15bを介して操向輪の転
舵をアシストするパワーシリンダ16の第１シリンダ室16
₁および第２シリンダ室16₂にそれぞれ連通している。

前記供給ポート14aと排出ポート14bの間にはリザーバ
17、エンジン18によって駆動される油圧ポンプ19が接続
されて閉回路が形成されている。

油圧ポンプ19と供給ポート14aの間に介装される制御
手段としてのカットオフバルブ20は、弁孔21に摺動自在
に嵌合し、調整スクリュウ22との間に縮設したカットオ
フスプリング23で付勢されたスプール24で備えており、
このスプール24の頂面は油路25を介して前記リザーバ17
に連通している。油圧ポンプ19に接続する油路26は前記
スプール24の底面に連通するとともに、この油路26から
分岐した油路27はスプール24の上部に形成したグループ
24₁および油路28を介して前記スリーブ12の上部に形成
された圧力室29に連通している。圧力室29の内部には、
一端をインプットシャフト５に装着したばね座30に係止
し、他端をスリーブ12の上面に係止した予圧スプリング
31が縮設されており、圧力室29に作用する油圧と前記予
圧スプリング31の弾発力によってスリーブ12を下方に向
けて付勢している。

第２図から明らかなように、スリーブ12の内周にはテ
ーパ状のクラッチ面12₅が形成されており、インプット
シャフト５の外周には前記クラッチ面12₅に当接可能な
クラッチ面5₂が互いに対向するように形成されている。
而して、スリーブ12が圧力室29に供給される作動油の圧
力によって下方に押圧されると、そのクラッチ面12₅が
インプットシャフト５のクラッチ面5₂に圧着され、イン
プットシャフト５の回転はスリーブ12を介して直接ピニ
オンシャフト７に伝達される。

第３図および第４図に示すように、スリーブ12は内ス
リーブ32と外スリーブ33、および両スリーブ32,33間に
配設されるインターリング34から構成されている。内ス
リーブ32は円筒状部材の周面に複数の長溝12₁を貫通形
成したもので、その外表面には２本の縦溝32₁が刻設さ
れている。一方、前記インターリング34は板金をプレス
およびロール加工したもので、前記内スリーブ32の外表
面と頂部にそれぞれ当接する円筒部34₁とフランジ部34₂
からなり、その円筒部34₁には前記内スリーブ32の縦溝3
2₁に対応する縦溝34₃が形成されている。而して、前記
スリーブ12の製造は、先ず内スリーブ32の外周にインタ
ーリング34を嵌合させて両縦溝32₁，34₃を一致させ、そ
の外側を外スリーブ33によって鋳包みすることにより行
われる。これにより、外スリーブ33の溶湯がインターリ
ング34の縦溝34₃と内スリーブ32の縦溝32₁に流れ込んで
三者が相対回転不能に一体に結合され、その際にインタ
ーリング34によって溶湯が内スリーブ32の長溝12₁に流
れ込むことが防止される。上述のスリーブ12の製造方法
によれば、内スリーブ32の長溝12₁を形成するために特
別の加工機を用いたり、この内スリーブ32を複数の部材
に分割して構成する必要がなくるため、その製造コスト
を低減することができる。

次に、前述の構成を備えた本考案の実施例の作用を説
明する。

ステアリングホイール４の操作が行われないとき、イ
ンプットシャフト５とスリーブ12の間に位相差は発生せ
ず、供給ポート14aから供給された作動油はパワーシリ
ンダ16に供給されることなく排出ポート14bからリザー
バ17に還流する。

裾え切り時のように路面反力が大きい時、ステアリン
グホイール４を操作してインプットシャフト５を一方向
に回転させると、ラックバー10を介して路面反力が伝達
されるピニオンシャフト７との間にトーションバー11の
捩じれによる相対回転が生じ、このピニオンシャフト７
と一体に回転するスリーブ12とインプットシャフト５の
間に位相差が発生する。これにより、スリーブ12の内周
に形成した長溝12₁とインプットシャフト５の外周に形
成した長溝5₁が相互に連通し、作動油は例えば供給ポー
ト14aから第１出力ポート15aを介してパワーシリンダ16
の第１シリンダ室16₁に供給され、第２シリンダ室16₂の
作動油は第２出力ポート15bから排出ポート14bを介して
リザーバ17に還流する。このようにして、ステアリング
ホイール４の回転方向に応じてロータリーバルブＢが切
り換えられ、パワーシリンダ16の何れかのシリンダ室16
₁，16₂に供給される作動油によって操舵のアシストが行
われる。このとき、パワーシリンダ16に生じる負荷のた
めに油路26の圧力が高まってカットオフバルブ20のスプ
ール24がカットオフスプリング23に抗して上昇し、圧力
室29に対する加圧が遮断された状態となる。その結果、
スリーブ12のクラッチ面12₅とインプットシャフト５の
クラッチ面5₂の圧着力が低下してスリーブ12は予圧スプ
リング31の弾発力のみによって下方に付勢され、スリー
ブ12とインプットシャフト５は前述の油路の切り換えの
ために相対回転可能な状態に保たれる。

一方、路面反力が小さい時にステアリングホイール４
を操作してインプットシャフト５を一方向に回転させて
も油路26の圧力は上昇せず、カットオフバルブ20のスプ
ール24は図示の位置に保たれる。その結果、圧力室29に
油路27,グループ24₁および油路28を介して油圧が作用し
てスリーブ12が下方に押圧される。するとスリーブ12の
クラッチ面12₅とインプットシャフト５のクラッチ面5₂
が圧着され、ステアリングホイール４の操作はインプッ
トシャフト５とスリーブ12を介して直接ピニオンシャフ
ト７に伝達されるようになり、トーションバー11は実質
的に機能しなくなる。したがって、路面反力が小さい時
にはステアリングホイール４の操作がトーションバー７
を介さずにピニオンシャフト５に伝達されることにな
り、微小操舵時の応答性の低下による操舵フィーリング
の悪化が防止される。

すなわち、第５図に示すように、路面反力R/Lが約100
kg f以下の状態ではスリーブ12とインプットシャフト５
が一体に結合されて実質的にマニュアルステアリングの
状態となり、ピニオントルクPtは約30kg f・cmまでリニ
アに上昇する。そして、路面反力R/Lが約100kg fに達し
た時点でカットオフバルブ20が作動してパワーステアリ
ングが機能し、以後ピニオントルクPtはリニアに漸増す
る。このようにして、第５図において破線で示す非線型
の領域が解消し、リニアリティのある操舵フィーリング
を得ることが可能となる。

以上、本考案の実施例を詳述したが、本考案は前記実
施例に限定されるものではなく、実用新案登録請求の範
囲に記載された本考案を逸脱することなく種々の小設計
変更を行うことが可能である。

C.考案の効果 以上のように本考案によれば、ステアリングホイール
側のインプットシャフトと車輪側のピニオンシャフトと
の間をトーションバーを介して結合し、そのピニオンシ
ャフトと一体に回転するスリーブと、インプットシャフ
トとの相対回転により、パワーシリンダ側への油路切換
を行なうようにしたパワーステアリング装置用ロータリ
バルブにおいて、インプットシャフトとスリーブ間にク
ラッチ面を設けると共にそのスリーブを軸方向摺動自在
として該スリーブの摺動（前記クラッチ面相互の圧着力
変化）を油圧制御するだけの極めて簡単な構造により、
トーションバーの捩じれに因る微小操舵時の応答性低下
の不都合を防止できるようにしたので、その不都合防止
のために従来必要であった、スリーブ及びインプットシ
ャフト間の特別な結合部材や電磁クラッチが不要にな
り、従って装置全体として部品点数の減少と構造の簡略
化が図られ、コストの低減に大いに寄与することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本考案の一実施例を示すもので、第１
図はそのロータリーバルブの縦断面図、第２図は第１図
の要部拡大図、第３図はスリーブの縦断面図、第４図は
内スリーブとインターリングの分解斜視図、第５図は本
考案によるロータリーバルブを備えたパワーステアリン
グ装置の特性を示すグラフである。 ４…ステアリングホイール、５…インプットシャフト、
5₂…クラッチ面、７…ピニオンシャフト、10…ラックバ
ー、11…トーションバー、12…スリーブ、12₅…クラッ
チ面、16…パワーシリンダ、20…カットオフバルブ（制
御手段）

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ステアリングホイール（４）に連結される
   インプットシャフト（５）とラックバー（10）に噛合す
   るピニオンシャフト（７）をトーションバー（11）を介
   して結合し、前記ピニオンシャフト（７）と一体に回転
   するスリーブ（12）と、前記インプットシャフト（５）
   との相対回転によりパワーシリンダ（16）に接続する油
   路を切り換えるパワーステアリング装置用ロータリーバ
   ルブにおいて、 前記スリーブ（12）をインプットシャフト（５）の外周
   に軸方向摺動自在に支持し、このスリーブ（12）とイン
   プットシャフト（５）とに、該スリーブ（12）の摺動に
   より互いに圧着し得るクラッチ面（5₂，12₅）をそれぞ
   れ形成し、それらクラッチ面（5₂，12₅）を互いに圧着
   させる方向に付勢すべく前記スリーブ（12）に作用する
   油圧を導入し得る圧力室（29）を設け、前記圧力室（2
   9）には、該室（29）の油圧を制御し得る制御手段（2
   0）を接続したことを特徴とする、パワーステアリング
   装置用ロータリーバルブ。